龙格库塔法求微方程matlab
matlab四阶龙格库塔法解方程组
matlab四阶龙格库塔法解方程组摘要：1.MATLAB 与四阶龙格- 库塔法简介2.四阶龙格- 库塔法求解方程组的原理3.MATLAB 中实现四阶龙格- 库塔法的方法4.四阶龙格- 库塔法在MATLAB 中的应用实例5.总结与展望正文：一、MATLAB 与四阶龙格- 库塔法简介MATLAB 是一种广泛应用于科学计算、数据分析和可视化的编程语言，它为用户提供了丰富的函数库和工具箱，使得各种数学运算和工程计算变得简单易行。
在MATLAB 中，求解方程组是工程和技术领域中常见的问题，而四阶龙格- 库塔法（RK4）是一种高效的数值求解方法。
二、四阶龙格- 库塔法求解方程组的原理四阶龙格- 库塔法是一种基于分步法的四阶数值积分方法，用于求解常微分方程初值问题。
它通过将求解区间分为若干个小区间，然后在每个小区间内，对导数进行四次评估，最后以加权平均的方式获取区间内函数的平均斜率，从而近似求得该区间内函数的值。
通过这种方式，可以逐步求解出方程组的解。
三、MATLAB 中实现四阶龙格- 库塔法的方法在MATLAB 中，可以使用自定义函数和循环结构实现四阶龙格- 库塔法求解方程组。
以下是一个简单的示例：```matlabfunction dXdt = rk4(t, X, f, dt)% 计算k1k1 = f(t, X);% 计算k2k2 = f(t + dt/2, X + 0.5*dt*k1);% 计算k3k3 = f(t + dt/2, X + 0.5*dt*k2);% 计算k4k4 = f(t + dt, X + dt*k3);% 计算四阶龙格- 库塔法导数dXdt = (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4) / 6;end```四、四阶龙格- 库塔法在MATLAB 中的应用实例假设我们要求解如下方程组：```x" = 2*y - zy" = x + 2*zz" = -x + y```我们可以使用MATLAB 中的四阶龙格- 库塔法求解该方程组，具体步骤如下：1.定义方程组的函数形式：```matlabfunction f = example_function(t, X)f(1, X) = [2*X(2) - X(3); X(1) + 2*X(3); -X(1) + X(2)];end```2.设置求解参数：```matlabtspan = [0, 10];dt = 0.01;```3.初始化解：```matlabX0 = [1; 1; 1];```4.使用四阶龙格- 库塔法求解方程组：```matlab[~, X] = ode45(@(t, X) example_function(t, X), tspan, X0, dt);```5.绘制解的曲线：```matlabplot3(X(:, 1), X(:, 2), X(:, 3));xlabel("x");ylabel("y");zlabel("z");title("四阶龙格- 库塔法求解示例");```五、总结与展望四阶龙格- 库塔法作为一种高效的数值积分方法，在MATLAB 中得到了广泛的应用。
使用Matlab进行微分方程求解的方法
使用Matlab进行微分方程求解的方法引言微分方程是数学中非常重要的一部分，广泛应用于物理、经济、工程等领域。
对于大部分微分方程的解析解往往难以求得，而数值解法则成为了一种常用的解决手段。
Matlab作为一种强大的科学计算软件，也提供了丰富的工具和函数用于求解微分方程，本文将介绍一些常见的使用Matlab进行微分方程求解的方法。
一、数值求解方法1. 欧拉方法欧拉方法是最简单的一种数值求解微分方程的方法，它将微分方程的微分项用差分的方式进行近似。
具体的公式为：y(n+1) = y(n) + hf(x(n), y(n))其中，y(n)表示近似解在第n个点的值，h为步长，f(x, y)为微分方程的右端项。
在Matlab中使用欧拉方法进行求解可以使用ode113函数，通过设定不同的步长，可以得到不同精度的数值解。
2. 中点法中点法是较为精确的一种数值求解微分方程的方法，它的计算公式为：k1 = hf(x(n), y(n))k2 = hf(x(n) + h/2, y(n) + k1/2)y(n+1) = y(n) + k2中点法通过计算两个斜率的平均值来得到下一个点的值，相较于欧拉方法，中点法能提供更精确的数值解。
3. 4阶龙格库塔法龙格库塔法是一类高阶数值求解微分方程的方法，其中4阶龙格库塔法是最常用的一种。
它的计算公式为：k1 = hf(x(n), y(n))k2 = hf(x(n) + h/2, y(n) + k1/2)k3 = hf(x(n) + h/2, y(n) + k2/2)k4 = hf(x(n) + h, y(n) + k3)y(n+1) = y(n) + (k1 + 2k2 + 2k3 + k4)/64阶龙格库塔法通过计算多个斜率的加权平均值来得到下一个点的值，相较于欧拉方法和中点法，它的精度更高。
二、Matlab函数和工具除了可以使用以上的数值方法进行微分方程求解之外，Matlab还提供了一些相关的函数和工具，方便用户进行微分方程的建模和求解。
内弹道 龙格库塔 计算 matlab
内弹道是指射程较短的导弹或火箭弹在飞行过程中受到大气阻力和重力等作用的飞行轨迹。
内弹道理论研究的是导弹或火箭弹在发射后到离开大气层再进入大气层末时的飞行过程。
内弹道包括导弹或火箭弹在发射后的加速、稳定、制导、飞行以及飞行过程中的动力学性能仿真等诸多内容。
内弹道有着复杂的飞行特性和动力学方程，在实际工程中需要进行准确的计算和仿真。
内弹道的计算中，龙格库塔（Runge-Kutta）法是一种常用的数值积分方法，在求解微分方程等领域有着广泛的应用。
龙格库塔法是由数学家奥特翁格（C. W. Runge）和马丁庫塔（M. W. J. Kutta）于1900年提出的，用于求解常微分方程初值问题，其优点是精度较高，适用范围广。
在内弹道计算中，可以利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，得到较为准确的飞行轨迹数据。
在实际工程中，为了方便进行内弹道的计算，可以使用Matlab等数学建模和仿真软件。
Matlab是一种常用的科学计算软件，具有强大的数值计算和仿真功能，可以用于内弹道计算中的龙格库塔法数值模拟。
在Matlab中，可以编写相应的程序，利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行过程进行仿真和计算，得到准确的飞行轨迹和动力学性能数据。
内弹道计算是导弹或火箭弹研究设计中的重要内容，龙格库塔法是一种常用的数值积分方法，Matlab是一种常用的科学计算软件，它们的应用能够有效地进行内弹道的计算和仿真，为导弹或火箭弹的研制提供重要的技术支持。
随着技术的不断发展，内弹道计算已经成为导弹或火箭弹研究设计中不可或缺的一部分。
在内弹道计算中，龙格库塔法是一种常用的数值积分方法，可以对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，提供准确的飞行轨迹数据。
而Matlab作为一种强大的科学计算软件，对于内弹道的计算和仿真也有着重要的应用价值。
在实际工程中，使用Matlab编写程序，利用龙格库塔法对导弹或火箭弹的飞行轨迹进行数值模拟和计算，将为导弹或火箭弹的研制提供重要的技术支持。
微分方程的数值解法matlab(四阶龙格—库塔法)
解析解： x x x1 3 2(((ttt))) 0 .0 8 1 1 2 P k 8 0siw n t) (2 .6 3 0 3 3 P k 0siw n t) (0 .2 12 2 2 P k 0siw n t)(
第一个质量的位移响应时程
Y (t)A(Y t)P(t)
(2)
Y (t)A(Y t)P(t)
3. Matlab 程序(主程序：ZCX)
t0;Y0;h;N;P0,w; %输入初始值、步长、迭代次数、初始激励力；
for i = 1 : N
t1 = t0 + h
P=[P0*sin(w*t0);0.0;0.0]
%输入t0时刻的外部激励力
Van der Pol方程
% 子程序 （程序名： dYdt.m ） function Ydot = dYdt (t, Y) Ydot=[Y(2);-Y(2)*(Y(1)^2-1)-Y(1)];
或写为
function Ydot = dYdt (t, Y) Ydot=zeros(size(Y)); Ydot(1)=Y(2); Ydot(2)=-Y(2)*(Y(1).^2-1)-Y(1)];
Solver解算指令的使用格式
说明：
t0：初始时刻；tN：终点时刻 Y0：初值； tol：计算精度
[t, Y]=solver (‘ODE函数文件名’, t0, tN, Y0, tol);
ode45
输出宗量形式
y1 (t0 )
Y
y1
(t1
)
y
1
(t
2
)
y2 (t0 )
y
2
(
t1
)
y
2
(
t
龙格库塔法RKF45Matlab实现
龙格库塔法RKF45的Matlab实现2007-08-16 14:03:32| 分类：MatLab/Maple/Mat|字号订阅4阶5级龙格库塔法用于解一阶微分方程（组），对于高阶微分方程，可以将其转换为一阶微分方程组求解。
原程序由John.H.Mathews编写（数值方法matlab版），但只能解微分方程，不能解微分方程组。
由LiuLiu@uestc修改，使之能够解微分方程组。
该程序精度比matlab自带的ode45更高。
rkf45.m:function [Rt Rx]=rkf45(f,tspan,ya,m,tol)% Input:% - f function column vector% - tspan[a,b] left & right point of [a,b]% - ya initial value column vector% -m initial guess for number of steps% -tol tolerance% Output:% - Rt solution: vector of abscissas% - Rx solution: vector of ordinates% Program by John.Mathews, improved by liuliu@uestcif length(tspan)~=2error('length of vector tspan must be 2.');endif ~isnumeric(tspan)error('TSPAN should be a vector of integration steps.');endif ~isnumeric(ya)error('Ya should be a vector of initial conditions.');endh = diff(tspan);if any(sign(h(1))*h <= 0)error('Entries of TSPAN are not in order.') ;enda=tspan(1);b=tspan(2);ya=ya(:);a2 = 1/4; b2 = 1/4; a3 = 3/8; b3 = 3/32; c3 = 9/32; a4 = 12/13;b4 = 1932/2197; c4 = -7200/2197; d4 = 7296/2197; a5 = 1;b5 = 439/216; c5 = -8; d5 = 3680/513; e5 = -845/4104; a6 = 1/2;b6 = -8/27; c6 = 2; d6 = -3544/2565; e6 = 1859/4104; f6 = -11/40;r1 = 1/360; r3 = -128/4275; r4 = -2197/75240; r5 = 1/50;r6 = 2/55; n1 = 25/216; n3 = 1408/2565; n4 = 2197/4104; n5 = -1/5;big = 1e15;h = (b-a)/m;hmin = h/64;% 步长自适应范围下限hmax = 64*h;% 步长自适应范围上限max1 = 200;% 迭代次数上限Y(1,:) = ya;T(1) = a;j = 1;% tj = T(1);br = b - 0.00001*abs(b);while (T(j)<b),if ((T(j)+h)>br), h = b - T(j); end%caculate values of k1...k6,y1...y6tj = T(j);yj = Y(j,:);y1 = yj;k1 = h*feval(f,tj,y1);y2 = yj+b2*k1;if big<abs(max(y2)) return, endk2 = h*feval(f,tj+a2*h,y2);y3 = yj+b3*k1+c3*k2; if big<abs(max(y3)) return, endk3 = h*feval(f,tj+a3*h,y3);y4 = yj+b4*k1+c4*k2+d4*k3; if big<abs(max(y4)) return, endk4 = h*feval(f,tj+a4*h,y4);y5 = yj+b5*k1+c5.*k2+d5*k3+e5*k4; if big<abs(max(y5)) return, end k5 = h*feval(f,tj+a5*h,y5);y6 = yj+b6*k1+c6.*k2+d6*k3+e6*k4+f6*k5; if big<abs(max(y6)) return, endk6 = h*feval(f,tj+a6*h,y6);err = abs(r1*k1+r3*k3+r4*k4+r5*k5+r6*k6);ynew = yj+n1*k1+n3*k3+n4*k4+n5*k5;% error and step size controlif ( (err<tol) | (h<2*hmin) ),Y(j+1,:) = ynew;if ((tj+h)>br),T(j+1) = b;elseT(j+1) = tj + h;endj = j+1;tj = T(j);endif (max(err)==0),s = 0;elses1 = 0.84*(tol.*h./err).^(0.25);% 最佳步长值s=min(s1);endif ((s<0.75)&(h>2*hmin)), h = h/2; endif ((s>1.50)&(2*h<hmax)), h = 2*h; endif ( (big<abs(Y(j,:))) | (max1==j) ), return, endend% [Rt Rx]=[T' Y];Rt=T';Rx=Y;使用方法：首先编写方程（组）文件（注意与ode45不同，这儿方程组为1Xn数组：function dx= fun(t,x)dx=zeros(1,2);dx(1)=x(1)+x(2)*2+0*t;dx(2)=3*x(1)+x(2)*2+0*t;然后使用：[Rt,Rx]=rkf45(@fun,[0,0.2],[6;4],100,1e-7)。
Runge-Kutta法求微分方程数值解及其Matlab实现开题报告范文
毕业论文（设计）材料题目：Runge-Kutta法求微分方程数值解及其Matlab实现学生姓名：程晓曦学生学号：1005020103系别：数学与计算科学系专业：数学与应用数学届别：2010届指导教师：李宁填写说明1、本材料包括淮南师范学院本科毕业论文（设计）任务书、开题报告以及毕业论文（设计）评审表三部分内容。
2、本材料填写顺序依次为：（1）指导教师下达毕业论文（设计）任务书；（2）学生根据毕业论文（设计）任务书的要求，在文献查阅的基础上撰写开题报告，送交指导教师审阅并签字认可；（3）毕业论文（设计）工作后期，学生填写毕业论文（设计）主要内容，连同毕业论文（设计）全文一并送交指导教师审阅，指导教师根据学生实际完成的论文（设计）质量进行评价；（4）指导教师将此表连同学生毕业论文（设计）全文一并送交评阅教师评阅。
3、指导教师、评阅教师对学生毕业论文（设计）的成绩评定均采用百分制。
4、毕业论文（设计）答辩记录不包括在此表中。
一、毕业论文（设计）任务书二、毕业论文（设计）开题报告三、毕业论文（设计）评审表原文已完。
下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢！施工组织设计本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。
编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。
一、工程概况：西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。
本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。
本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。
本工程建筑面积:27#楼3824.75m2;30#楼3824.75 m2。
室内地坪±0.00以绝对标高1110.5 m为准，总长27#楼47.28m；30#楼47.28 m。
总宽27#楼14.26m；30#楼14.26 m。
设计室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈长方形布置，东西向，三个单元。
数值分析Matlab作业龙格库塔欧拉方法解二阶微分方程-推荐下载
四阶龙格库塔方法使用四级四阶经典显式Rungkutta公式稳定性很好，RK4法是四阶方法，每步的误差是h5阶，而总积累误差为h4阶。
所以比欧拉稳定。
运行第三个程序：在一幅图中显示欧拉法和RK4法，随着截断误差的积累，欧拉法产生了较大的误差h=0.01h=0.0001，仍然是开始较为稳定，逐渐误差变大总结：RK4是很好的方法，很稳定，而且四阶是很常用的方法，因为到五阶的时候精度并没有相应提升。
通过这两种方法计算出角度峰值y=3.141593，周期是1.777510。
三个程序欧拉法clear;clch=0.00001;a=0;b=25;x=a:h:b;y(1)=0;z(1)=0;for i=1:length(x)-1 % 欧拉y(i+1)=y(i)+h*z(i);z(i+1)=z(i)+h*7.35499*cos(y(i));endplot(x,y,'r*');xlabel('时间');ylabel('角度');A=[x,y];%y(find(y==max(y)))%Num=(find(y==max(y)))[y,T]=max(y);fprintf('角度峰值等于%d',y) %角度的峰值也就是πfprintf('\n')fprintf('周期等于%d',T*h)%周期legend('欧拉');龙格库塔方法先定义函数rightf_sys1.mfunction w=rightf_sys1(x,y,z)w=7.35499*cos(y);clear;clc;%set(0,'RecursionLimit',500)h=0.01;a=0;b=25;x=a:h:b;RK_y(1)=0; %初值%RK_z(1)=0;初值for i=1:length(x)-1K1=RK_z(i); L1=rightf_sys1(x(i),RK_y(i),RK_z(i));%K1 and L1K2=RK_z(i)+0.5*h*L1;L2=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K1,RK_z(i)+0.5*h*L1);K3=RK_z(i)+0.5*h*L2;L3=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K2,RK_z(i)+0.5*h*L2);K4=RK_z(i)+h*L3;% K4L4=rightf_sys1(x(i)+h,RK_y(i)+h*K3,RK_z(i)+h*L3);and L4RK_y(i+1)=RK_y(i)+1/6*h*(K1+2*K2+2*K3+K4);RK_z(i+1)=RK_z(i)+1/6*h*(L1+2*L2+2*L3+L4);endplot(x,RK_y,'b+');xlabel('Variable x');ylabel('Variable y');A=[x,RK_y];[y,T]=max(RK_y);legend('RK4方法');fprintf('角度峰值等于%d',y) %角度的峰值也就是πfprintf('\n')%周期fprintf('周期等于%d',T*h)两个方法在一起对比使用跟上一个相同的函数rightf_sys1.mclear;clc; %清屏h=0.0001;a=0;b=25;x=a:h:b;Euler_y(1)=0;%欧拉的初值Euler_z(1)=0;RK_y(1)=0;%龙格库塔初值RK_z(1)=0;for i=1:length(x)-1%先是欧拉法Euler_y(i+1)=Euler_y(i)+h*Euler_z(i);Euler_z(i+1)=Euler_z(i)+h*7.35499*cos(Euler_y(i));%龙格库塔K1=RK_z(i); L1=rightf_sys1(x(i),RK_y(i),RK_z(i)); % K1 andL1K2=RK_z(i)+0.5*h*L1;L2=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K1,RK_z(i)+0.5*h*L1);% K2 and L2K3=RK_z(i)+0.5*h*L2;L3=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K2,RK_z(i)+0.5*h*L2);% K3 and L3K4=RK_z(i)+h*L3; L4=rightf_sys1(x(i)+h,RK_y(i)+h*K3,RK_z(i)+h*L3); K4 and L4RK_y(i+1)=RK_y(i)+1/6*h*(K1+2*K2+2*K3+K4);RK_z(i+1)=RK_z(i)+1/6*h*(L1+2*L2+2*L3+L4);endplot(x,Euler_y,'r-',x,RK_y,'b-');[y,T]=max(RK_y);%角度的峰值也就是πfprintf('角度峰值等于%d',y)fprintf('\n')%周期fprintf('周期等于%d',T*h)xlabel('时间');ylabel('角度');legend('欧拉','RK4');。
Matlab中龙格-库塔(Runge-Kutta)方法原理及实现
函数功能编辑本段回目录ode是专门用于解微分方程的功能函数，他有ode23,ode45,ode23s等等，采用的是Runge-Kutta算法。
ode45表示采用四阶，五阶runge-kutta单步算法,截断误差为(Δx)³。
解决的是Nonstiff(非刚性)的常微分方程.是解决数值解问题的首选方法,若长时间没结果,应该就是刚性的,换用ode23来解.使用方法编辑本段回目录[T,Y] = ode45(odefun,tspan,y0)odefun 是函数句柄,可以是函数文件名,匿名函数句柄或内联函数名tspan 是区间[t0 tf] 或者一系列散点[t0,t1,...,tf]y0 是初始值向量T 返回列向量的时间点Y 返回对应T的求解列向量[T,Y] = ode45(odefun,tspan,y0,options)options 是求解参数设置,可以用odeset在计算前设定误差,输出参数,事件等[T,Y,TE,YE,IE] =ode45(odefun,tspan,y0,options)在设置了事件参数后的对应输出TE 事件发生时间YE 事件解决时间IE 事件消失时间sol =ode45(odefun,[t0 tf],y0...)sol 结构体输出结果应用举例编辑本段回目录1 求解一阶常微分方程程序:一阶常微分方程odefun=@(t,y) (y+3*t)/t^2; %定义函数tspan=[1 4]; %求解区间y0=-2; %初值[t,y]=ode45(odefun,tspan,y0);plot(t,y) %作图title('t^2y''=y+3t,y(1)=-2,1<t<4')legend('t^2y''=y+3t')xlabel('t')ylabel('y')% 精确解% dsolve('t^2*Dy=y+3*t','y(1)=-2')% ans =一阶求解结果图% (3*Ei(1) - 2*exp(1))/exp(1/t) - (3*Ei(1/t))/exp(1/t)2 求解高阶常微分方程关键是将高阶转为一阶,odefun的书写.F(y,y',y''...y(n-1),t)=0用变量替换,y1=y,y2=y'...注意odefun方程定义为列向量dxdy=[y(1),y(2)....]程序:function Testode45tspan=[3.9 4.0]; %求解区间y0=[2 8]; %初值[t,x]=ode45(@odefun,tspan,y0);plot(t,x(:,1),'-o',t,x(:,2),'-*')legend('y1','y2')title('y'' ''=-t*y + e^t*y'' +3sin2t')xlabel('t')ylabel('y')function y=odefun(t,x)y=zeros(2,1); % 列向量y(1)=x(2);y(2)=-t*x(1)+exp(t)*x(2)+3*sin(2*t);endend高阶求解结果图相关函数编辑本段回目录ode23, ode45, ode113, ode15s, ode23s, ode23t, ode23tbMatlab中龙格-库塔(Runge-Kutta)方法原理及实现(自己写的，非直接调用)龙格-库塔(Runge-Kutta)方法是一种在工程上应用广泛的高精度单步算法。
matlab迭龙格库塔法解常微分方程
一、介绍迭龙格-库塔法（Runge-Kutta method）是一种数值求解常微分方程（ODE）的常用方法。
它是由卡尔·迭龙格（Carl Runge）和马丁·威尔黑尔姆·库塔（Wilhelm Kutta）在20世纪初提出的，该方法以两位数值分析家的名字来命名。
二、简单描述迭龙格-库塔法是通过数值逼近的方式，来计算常微分方程的近似解。
它是一种显式求解方法，适用于解非线性常微分方程和具有较大阶数的常微分方程。
三、数学原理迭龙格-库塔法主要是通过将微分方程转化为差分方程，利用数值解的方式来逼近微分方程的解。
它是一种显式方法，通过不断迭代得到下一个时间步的近似解。
四、matlab中的应用在matlab中，可以使用ode45函数来调用迭龙格-库塔法求解常微分方程。
ode45函数是matlab中集成的一个函数，通过调用ode45函数，可以直接求解常微分方程的数值解。
五、实例演示下面通过一个简单的例子来演示如何使用matlab中的ode45函数来求解常微分方程。
我们考虑一个简单的一阶常微分方程：dy/dt = -y初始条件为y(0) = 1。
在matlab中，可以通过以下代码来求解该微分方程：```定义微分方程的函数function dydt = myode(t, y)dydt = -y;调用ode45函数求解[t, y] = ode45(myode, [0, 5], 1);plot(t, y);```运行以上代码，即可得到微分方程的数值解，并通过绘图来展示解的变化。
六、总结迭龙格-库塔法是一种常用的数值解常微分方程的方法，它在matlab中有较为方便的调用方式。
通过ode45函数，可以快速求解常微分方程的数值解，并通过绘图来展示结果。
希望本篇文章对读者有所帮助，谢谢阅读。
七、应用场景和优势在实际应用中，迭龙格-库塔法广泛应用于各种科学和工程领域，如物理学、化学、生物学、经济学等。
matlab编写龙格库塔法或欧拉法求解常微分方程数值解
龙格库塔法（Runge-Kutta method）和欧拉法（Euler's method）是两种常用的数值求解常微分方程的方法。
这里分别给出它们的MATLAB实现：1. 龙格库塔法（Runge-Kutta method）：```matlabfunction [y, t] = runge_kutta(f, y0, t0, tf, h)% f: 微分方程函数，输入为[y, t]，输出为dy/dt% y0: 初始值% t0: 初始时间% tf: 结束时间% h: 步长N = round((tf - t0) / h); % 计算迭代次数t = zeros(1, N + 1); % 初始化时间向量y = zeros(size(y0), N + 1); % 初始化解向量t(1) = t0;y(:, 1) = y0;for i = 1:Nk1 = h * f(y(:, i), t(i));k2 = h * f(y(:, i) + k1 / 2, t(i) + h / 2);k3 = h * f(y(:, i) + k2 / 2, t(i) + h / 2);k4 = h * f(y(:, i) + k3, t(i) + h);y(:, i + 1) = y(:, i) + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6;t(i + 1) = t(i) + h;endend```2. 欧拉法（Euler's method）：```matlabfunction [y, t] = euler_method(f, y0, t0, tf, h)% f: 微分方程函数，输入为[y, t]，输出为dy/dt% y0: 初始值% t0: 初始时间% tf: 结束时间% h: 步长N = round((tf - t0) / h); % 计算迭代次数t = zeros(1, N + 1); % 初始化时间向量y = zeros(size(y0), N + 1); % 初始化解向量t(1) = t0;y(:, 1) = y0;for i = 1:Ny(:, i + 1) = y(:, i) + h * f(y(:, i), t(i));t(i + 1) = t(i) + h;endend```使用这两个函数时，需要定义一个表示微分方程的函数`f`，例如：```matlabfunction dydt = my_ode(y, t)dydt = -y; % 一个简单的一阶线性微分方程：dy/dt = -yend```然后调用相应的求解函数，例如：```matlaby0 = 1; % 初始值t0 = 0; % 初始时间tf = 5; % 结束时间h = 0.1; % 步长[y_rk, t_rk] = runge_kutta(@my_ode, y0, t0, tf, h);[y_euler, t_euler] = euler_method(@my_ode, y0, t0, tf, h);```。
matlab第6章ode
1 L 0
u
i
状态方程以两个状态元件 i和uo作状态变量 21
+S
i
ui
D
-
dT
L
+
C u0 R
-
0
L
di dt
u0
i
C
d u0
dt
u0
R
T
(2)当S=off：时间长度为: （1-d)*T:
di dt
u0
L
du0
dt
i C
u0
RC
22
S=OFF
u
•
i
•
0
0
1 C
1
1. ode23
在MATLAB中，函数ode23采用2-3阶龙格-库塔法 求解微分方程。
[t,y]=ode23(odefun,tspan,y0) [t,y]=ode23(odefun,tspan,y0,options) odefun：定义微分方程的形式y’=f(t,y) tspan=[t0,tfinal]：表示微分方程的积分限从t0（始值） 到tfinal（终值），该积分限也可以是一些离散的点。 y0:初始状态列向量 options：积分参数，包括‘RelTol’（相对误差）和 ‘AbsTol’（绝对误差），可省略。
IR Vi
L C UC
12
（1）分析：根据电路分析，可以得出微分方程
RI(t) VL(t) VC (t) Vi (t)
I(t) C dVC (t) dt
VL (t)
L
dI(t) dt
LC
d
2VC (t) dt 2
dI(t) L dt RI(t) VC (t) Vi (t)
LC
龙格库塔
龙格-库塔(Runge-kutta)算法在MATLAB中的用法微分方程ode23:使用二阶龙格-库塔法求微分方程，调用格式为：[t，y]=ode23(‘fname’,tspan,y0)ode45:使用四阶龙格-库塔法求微分方程，调用格式为：[t，y]=ode45(‘fname’,tspan,y0)其中fname为由M函数定义的线性或者非线性微分方程的句柄函数名。
tspan形式为[t0,tf]，表示求解区间。
y0是初始状态列向量。
t和y分别给出时间向量和相应的状态向量。
二阶龙格-库塔法(ode23)：下面式2为Euler(欧拉法)增量，即一步起始端斜率，式3为一步终点端斜率。
所以式1仿真计算的增量实际上是取两点斜率的平均斜率来计算的，其精度高于Euler算法。
四阶龙格-库塔法(ode45)：计算原理为预报-校正法，预报值采用Euler算出，下式又作了3次校正，因此计算精度远高于Euler算法。
e.g.二阶非线性系统的微分方程：x″ + 0.5*x′+ 2*x + x^2 = 0求系统在初始条件为x(0)=1，x′(0)=0的数值解。
建立M函数：function xdot=odetest(t,x)%龙格-库塔算法测试%二阶非线性系统微分方程xdotdot + 0.5*xdot + 2*x + x^2 = 0 %求系统在初始条件为x(0)=1,xdot(0)=0的数值解xdot=zeros(2,1);xdot(1)=x(2);xdot(2)=-0.5*x(2)-2*x(1)-x(1)^2;tspam=[0 20];x0=[0 1];[t,x]=ode23(@odetest,tspan,x0);plot(t,x)微分方程数值解曲线如下图：。
龙格-库塔法MATLAB
1. matlab 新建.m文件，编写龙格-库塔法求解函数function [x,y]=runge_kutta1(ufunc,y0,h,a,b)%参数表顺序依次是微分方程组的函数名称，初始值向量，步长，时间起点，时间终点（参数形式参考了ode45函数）n=floor((b-a)/h); %求步数x(1)=a;%时间起点y(:,1)=y0;%赋初值，可以是向量，但是要注意维数for ii=1:nx(ii+1)=x(ii)+h;k1=ufunc(x(ii),y(:,ii));k2=ufunc(x(ii)+h/2,y(:,ii)+h*k1/2);k3=ufunc(x(ii)+h/2,y(:,ii)+h*k2/2);k4=ufunc(x(ii)+h,y(:,ii)+h*k3);y(:,ii+1)=y(:,ii)+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;%按照龙格库塔方法进行数值求解end2.另外再新建一个.,m文件，定义要求解的常微分方程函数function dx=fun1(t,x)dx =zeros(2,1);%初始化列向量dx(1) =0.08574*x(2)-1.8874*x(1)-20.17;dx(2) =1.8874*x(1)-0.08574*x(2)+115.16;3,再新建一个.m文件，利用龙格-库塔方法求解常微分方程[T1,F1]=runge_kutta1(@fun1,[46.30 1296 ],1,0,20); %求解步骤2定义的fun1常微分方程，@fun1是调用其函数指针，从0到20，间隔为1subplot(122)plot(T1,F1)%自编的龙格库塔函数效果title('自编的龙格库塔函数')grid运行步骤3文件即可得到结果，F1为估测值或者可以调用matlab自带函数ode45求解方法如下：[T,F] = ode45(@fun1,0:1:20,[17.64 37800 ]); subplot(121)plot(T,F)%Matlab自带的ode45函数效果title('ode45函数效果')grid。
matlab ode45函数用法
MATLAB ODE45函数用法在MATLAB中，ODE45函数是用于求解常微分方程（ODE）的一种常用工具。
它采用龙格-库塔法（Runge-Kutta）来数值求解微分方程，通常适用于非刚性的微分方程问题。
在本文中，我们将深入探讨ODE45函数的用法，并通过具体例子来演示它的实际应用。
1. ODE45函数概述ODE45函数的基本语法如下：```matlab[t, y] = ode45(@odefun, tspan, y0)```其中，@odefun是一个用户自定义的函数，用于定义微分方程的形式；tspan是时间范围；y0是初始条件。
这个函数返回两个参数：t是时间向量，y是对应时间点的解向量。
2. ODE45函数的详细用法2.1. 自定义微分方程函数在使用ODE45函数之前，我们需要先定义微分方程的形式。
通常，我们将微分方程表示为一个函数的形式，例如：```matlabfunction dydt = odefun(t, y)dydt = % 根据微分方程的具体形式对dydt进行计算end```在这个函数中，dydt表示微分方程的导数，t表示时间，y表示状态变量。
我们需要根据具体的微分方程形式来计算dydt的值。
2.2. 设定时间范围和初始条件在使用ODE45函数时，我们需要设定时间范围和初始条件。
时间范围可以用一个包含起始时间和结束时间的向量来表示，例如tspan = [0, 10]；初始条件则是微分方程在起始时间点的状态变量值，例如y0 = 1。
2.3. 求解微分方程并获取结果一旦定义了ODE45函数的参数，我们就可以用它来求解微分方程了。
调用ODE45函数后，它将返回时间向量t和对应时间点的解向量y，我们可以利用这些结果来进行进一步的分析和应用。
3. ODE45函数的实际案例为了更好地理解ODE45函数的用法，让我们通过一个具体的案例来演示。
假设我们有一个简单的一阶微分方程：```matlabfunction dydt = odefun(t, y)dydt = -2*t*y;end```我们希望求解该微分方程在时间范围tspan = [0, 5]，初始条件y0 = 1的情况下的解。
(完整word版)龙格库塔法求微分方程matlab
(完整word 版)龙格库塔法求微分方程matlab龙格—库塔方法求解微分方程初值问题（数学1201+41262022+陈晓云）初值问题：y x x -+=2dxdy ，10≤≤x 1)0(y = 四阶龙格-库塔公式：()y x K n n ,f 1=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+K h y x K n h n 122f ,2 ⎪⎭⎫ ⎝⎛++=K y x fK h n h n 232,2 ()K h y h x f K n n 34,++=()K K K K y y h n 43211n 226++++=+ 程序：1）建立四阶龙格-库塔函数function [ x,y ] = nark4( dyfun,xspan,y0,h )% dyfun 为一阶微分方程的函数；y0为初始条件；xspan 表示x 的区间；h 为区间的步长； x=xspan(1):h:xspan(2);y(1)=y0;for n=1:length(x)-1k1=feval(dyfun,x(n),y(n));k2=feval(dyfun,x(n)+h/2,y(n)+h/2*k1);(完整word版)龙格库塔法求微分方程matlab k3=feval(dyfun,x(n)+h/2,y(n)+h/2*k2);k4=feval(dyfun,x(n+1),y(n)+h*k3);y(n+1)=y(n)+h*(k1+k2*2+2*k3+k4)/6;endx=x;y=y;2）执行程序（m文件）dyfun=inline('x^2+x-y');[x,y1]=nark4(dyfun,[0,1],1,0.1);x=0:0.1:1;Format longy2=x.^2-x+1R4=y2-y1[x',y1',y2',R4']y2=dsolve('Dy=x^2+x-y','y(0)=1','x')plot(x,y1,'b*-')hold ony3=inline('x^2-x+1')fplot(y3,[0,1],'ro-')legend('R-K4','解析解')3）执行结果ans =X RK4近似值解析值0 1.000000000000000 1.000000000000000 0.100000000000000 0.910000208333333 0.910000000000000 0.200000000000000 0.840000396841146 0.840000000000000 0.300000000000000 0.790000567410084 0.790000000000000 0.400000000000000 0.760000721747255 0.760000000000000 0.500000000000000 0.750000861397315 0.750000000000000 0.600000000000000 0.760000987757926 0.760000000000000 0.700000000000000 0.790001102093746 0.790000000000000 0.800000000000000 0.840001205549083 0.8400000000000000.900000000000000 0.910001299159352 0.9100000000000001.000000000000000 1.000001383861433 1.000000000000000误差-0.000000208333333-0.000000396841146-0.000000567410084-0.000000721747255-0.000000861397315-0.000000987757926-0.000001102093746-0.000001205549083-0.000001299159352-0.000001383861433 y2 =x^2 - x + 1结果分析：初值问题的解析解为Y=x^2 - x + 1由图看出龙格库塔方法误差很小，具有很高的精度。
matlab用四阶龙格库塔函数求解微分方程组
一、介绍Matlab作为一种强大的科学计算软件，提供了众多函数和工具来解决微分方程组。
其中，四阶龙格库塔函数是一种常用的数值方法，用于求解常微分方程组。
本文将介绍如何使用Matlab中的四阶龙格库塔函数来求解微分方程组，并对该方法的原理和实现进行详细说明。
二、四阶龙格库塔方法四阶龙格库塔方法是一种常用的数值方法，用于求解常微分方程组。
它是一种显式的Runge-Kutta方法，通过逐步逼近微分方程的解，在每一步使用多个中间值来计算下一步的解。
该方法通过四个中间值来计算下一步的状态，并且具有较高的精度和稳定性。
三、在Matlab中使用四阶龙格库塔方法求解微分方程组在Matlab中，可以使用ode45函数来调用四阶龙格库塔方法来解决微分方程组的问题。
ode45函数是Matlab提供的用于求解常微分方程组的函数，可以通过指定微分方程组以及初值条件来调用四阶龙格库塔方法来进行求解。
1. 定义微分方程组我们需要定义要求解的微分方程组。
可以使用Matlab中的匿名函数来定义微分方程组，例如：```matlabf = (t, y) [y(2); -sin(y(1))];```其中，f是一个匿名函数，用于表示微分方程组。
在这个例子中，微分方程组是y' = y2, y2' = -sin(y1)。
2. 指定初值条件和求解区间接下来，我们需要指定微分方程组的初值条件和求解区间。
初值条件可以通过指定一个初始时刻的状态向量来完成，例如：```matlabtspan = [0, 10];y0 = [0, 1];```其中，tspan表示求解区间，y0表示初值条件。
3. 调用ode45函数进行求解我们可以通过调用ode45函数来求解微分方程组的数值解。
具体的调用方式如下：```matlab[t, y] = ode45(f, tspan, y0);```其中，t和y分别表示求解的时间点和对应的状态值。
四、示例下面我们通过一个具体的例子来演示如何使用Matlab中的四阶龙格库塔方法来求解微分方程组。
龙格-库塔法(Runge-Kutta)matlab代码及含义
龙格－库塔法（Runge-Kutta）数值分析中，龙格－库塔法（Runge-Kutta）是用于模拟常微分方程的解的重要的一类隐式或显式迭代法。
这些技术由数学家卡尔·龙格和马丁·威尔海姆·库塔于1900年左右发明。
经典四阶龙格库塔法RK4””或者就是龙格库塔法的家族中的一个成员如此常用，以至于经常被称为“RK4“龙格库塔法”。
令初值问题表述如下。
则，对于该问题的RK4由如下方程给出：其中这样，下一个值(yn+1)由现在的值(yn)加上时间间隔(h)和一个估算的斜率的乘积决定。
该斜率是以下斜率的加权平均：k1是时间段开始时的斜率；k2是时间段中点的斜率，通过欧拉法采用斜率k1来决定y在点tn+h/2的值；k3也是中点的斜率，但是这次采用斜率k2决定y值；k4是时间段终点的斜率，其y值用k3决定。
当四个斜率取平均时，中点的斜率有更大的权值：RK4法是四阶方法，也就是说每步的误差是h5阶，而总积累误差为h4阶。
注意上述公式对于标量或者向量函数(y可以是向量)都适用。
显式龙格库塔法显示龙格－库塔法是上述RK4法的一个推广。
它由下式给出其中(注意：上述方程在不同著述中由不同但却等价的定义)。
要给定一个特定的方法，必须提供整数s(阶段数)，以及系数aij(对于1≤j<i≤s),bi(对于i=1,2,2,...,...,s)和ci(对于i=2,3,3,...,...,s)。
这些数据通常排列在一个助记c3a31如果要求方法有精度p则还有相应的条件，也就是要求舍入误差为O(hp+1)时的条件。
这些可以从舍入误差本身的定义中导出。
例如，一个2阶精度的2段方法要求b1+b2=1,b2c2=1/2,以及b2a21=1/2。
matlab龙格库塔法解微分方程组
matlab龙格库塔法解微分方程组
一、引言
龙格库塔法是数值计算中常用的一种求解微分方程的方法，其具有较高的精度和稳定性。
在MATLAB中，可以使用ode45函数来实现龙格库塔法求解微分方程组。
二、龙格库塔法简介
龙格库塔法是一种常用的数值积分方法，也可用于求解微分方程。
该方法将微分方程转化为一个初值问题，并采用逐步逼近的方式计算出数值解。
三、使用ode45函数求解微分方程组
在MATLAB中，可以使用ode45函数来求解微分方程组。
该函数使用了龙格库塔法进行数值计算，并提供了较高的精度和稳定性。
四、MATLAB代码实现
以下是一个使用ode45函数求解微分方程组的示例代码：
function dydt = myfun(t,y)
dydt = zeros(2,1);
dydt(1) = y(2);
dydt(2) = -sin(y(1));
end
[t,y] = ode45(@myfun,[0 10],[0;1]);
plot(t,y(:,1),'-o',t,y(:,2),'-o')
xlabel('Time')
ylabel('Solution')
legend('y_1','y_2')
五、总结
龙格库塔法是一种常用的数值计算方法，可以用于求解微分方程。
在MATLAB中，可以使用ode45函数来实现龙格库塔法求解微分方程组。
通过以上示例代码，我们可以看到MATLAB提供了较为简单的方式来实现龙格库塔法求解微分方程组，并且具有较高的精度和稳定性。
数值分析Matlab作业龙格库塔欧拉方法解二阶微分方程
Matlab 应用使用Euler 和Rungkutta 方法解臂状摆的能量方程背景 单摆是常见的物理模型，为了得到摆角θ的关于时间的函数，来描述单摆运动。
由角动量定理我们知道εJ M =化简得到0sin 22=+θθl g dt d 在一般的应用和计算中，只考虑摆角在5度以内的小摆动，因为可以吧简化为，这样比较容易解。
实际上这是一个解二阶常微分方程的问题。
θ在这里的单摆是一种特别的单摆，具有均匀的质量M 分布在长为2的臂状摆上，使用能量法建立方程W T =h mg ∆=2J 21ω化简得到四阶龙格库塔方法使用四级四阶经典显式Rungkutta公式稳定性很好，RK4法是四阶方法，每步的误差是h5阶，而总积累误差为h4阶。
所以比欧拉稳定。
运行第三个程序：在一幅图中显示欧拉法和RK4法，随着截断误差的积累，欧拉法产生了较大的误差h=0.01h=0.0001，仍然是开始较为稳定，逐渐误差变大总结：RK4是很好的方法，很稳定，而且四阶是很常用的方法，因为到五阶的时候精度并没有相应提升。
通过这两种方法计算出角度峰值y=3.141593，周期是1.777510。
三个程序欧拉法clear;clch=0.00001;a=0;b=25;x=a:h:b;y(1)=0;z(1)=0;for i=1:length(x)-1 % 欧拉y(i+1)=y(i)+h*z(i);z(i+1)=z(i)+h*7.35499*cos(y(i));endplot(x,y,'r*');xlabel('时间');ylabel('角度');A=[x,y];%y(find(y==max(y)))%Num=(find(y==max(y)))[y,T]=max(y);fprintf('角度峰值等于%d',y) %角度的峰值也就是πfprintf('\n')fprintf('周期等于%d',T*h)%周期legend('欧拉');龙格库塔方法先定义函数rightf_sys1.mfunction w=rightf_sys1(x,y,z)w=7.35499*cos(y);clear;clc;%set(0,'RecursionLimit',500)h=0.01;a=0;b=25;x=a:h:b;RK_y(1)=0; %初值%RK_z(1)=0;初值for i=1:length(x)-1K1=RK_z(i); L1=rightf_sys1(x(i),RK_y(i),RK_z(i));%K1 and L1K2=RK_z(i)+0.5*h*L1;L2=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K1,RK_z(i)+0.5*h*L1);K3=RK_z(i)+0.5*h*L2;L3=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K2,RK_z(i)+0.5*h*L2);K4=RK_z(i)+h*L3;% K4L4=rightf_sys1(x(i)+h,RK_y(i)+h*K3,RK_z(i)+h*L3);and L4RK_y(i+1)=RK_y(i)+1/6*h*(K1+2*K2+2*K3+K4);RK_z(i+1)=RK_z(i)+1/6*h*(L1+2*L2+2*L3+L4);endplot(x,RK_y,'b+');xlabel('Variable x');ylabel('Variable y');A=[x,RK_y];[y,T]=max(RK_y);legend('RK4方法');fprintf('角度峰值等于%d',y) %角度的峰值也就是πfprintf('\n')%周期fprintf('周期等于%d',T*h)两个方法在一起对比使用跟上一个相同的函数rightf_sys1.mclear;clc; %清屏h=0.0001;a=0;b=25;x=a:h:b;Euler_y(1)=0;%欧拉的初值Euler_z(1)=0;RK_y(1)=0;%龙格库塔初值RK_z(1)=0;for i=1:length(x)-1%先是欧拉法Euler_y(i+1)=Euler_y(i)+h*Euler_z(i);Euler_z(i+1)=Euler_z(i)+h*7.35499*cos(Euler_y(i));%龙格库塔K1=RK_z(i); L1=rightf_sys1(x(i),RK_y(i),RK_z(i)); % K1 andL1K2=RK_z(i)+0.5*h*L1;L2=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K1,RK_z(i)+0.5*h*L1);% K2 and L2K3=RK_z(i)+0.5*h*L2;L3=rightf_sys1(x(i)+0.5*h,RK_y(i)+0.5*h*K2,RK_z(i)+0.5*h*L2);% K3 and L3K4=RK_z(i)+h*L3; L4=rightf_sys1(x(i)+h,RK_y(i)+h*K3,RK_z(i)+h*L3); K4 and L4RK_y(i+1)=RK_y(i)+1/6*h*(K1+2*K2+2*K3+K4);RK_z(i+1)=RK_z(i)+1/6*h*(L1+2*L2+2*L3+L4);endplot(x,Euler_y,'r-',x,RK_y,'b-');[y,T]=max(RK_y);%角度的峰值也就是πfprintf('角度峰值等于%d',y)fprintf('\n')%周期fprintf('周期等于%d',T*h)xlabel('时间');ylabel('角度');legend('欧拉','RK4');。