电力系统分析常用的三种迭代方法(雅克比、高斯赛德尔、牛顿拉夫逊法)求解方程的精确解

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了电力系统分析常用的三种迭代方法(雅克比、高斯赛德尔、牛顿拉夫逊法)求解方程的精确解。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、分别运用雅克比、高斯-赛德尔两种迭代方法计算如下方程:

 

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 解:由于系数方程组不满足严格行(列)对角优矩阵的条件,即迭代不收敛,故将方程组转化成以下形式:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 

(一)Jacobi迭代法:

迭代方程可以化为:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 得迭代矩阵:

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 可以在Matlab编写出以下迭代程序,创建脚本函数文件名为Jacobi_solve.m:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 

创建好函数文件之后,新建脚本,输入

A: 线性方程组的系数矩阵(n*n,非奇异)
b: 方程组右边的常数项列向量
n: 方程组维数
x0: 初始值
tol: 精度上限值
N:  最大迭代次数

调用函数Jacobi_solve.m:

 

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 

在命令窗口可以看出,当取:

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 时,得:

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 查看程序结果验证:

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电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 依次收敛下去,雅可比迭代12次,得出程序精确解:

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(二)Gauss_Seidel迭代法:

迭代方程可以化为:

 

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 得迭代矩阵:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 可以在Matlab编写出以下迭代程序,创建名为Gauss_Seidel_solve.m:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 创建好函数文件之后,在方法一得基础上,输入量不变,注释掉调用Jacobi_solve,更改调用函数Gauss_Seidel_solve.m:,运行函数,观察命令窗口出现具体迭代过程:

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 此时,在命令窗口可以看出,当取:

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 时,得:

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 继续迭代:

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 依次收敛迭代下去:

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 在命令行窗口可以看出,高斯—赛德尔迭代只需要迭代8次,比雅可比迭代快,程序精确解为:

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二、采用牛顿-拉夫逊方法求解方程的根:xe^x-1=0

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

 

解:初步判断:当x=0时,y=-1<0,当x=1时,y=e-1>0,函数在[0,1]内方程有解,在指令窗口输入x=0:0.0001:1,确定好横坐标的范围后,观察函数在坐标系中的具体图像:

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 由上图可以看出函数y在坐标系中的图线,可以看到过零点在0.5-0.6之间,图中发现过零点在0.567附件。我们可以在matlab中新建脚本,按照牛顿拉夫逊求解方程法编写好函数之后,创建函数文件名为newton.m,对函数进行精确求解(程序如下):

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 在函数图像的基础上求导函数,精度为0.0001,继续编写调用newton(),取x=0.5,0.5710时,画出函数切线,观察验证迭代过程趋向:

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 将箭头中黑色框部分放大观察一次,二次导函数切线过零点: 

电力系统理由雅可比矩阵求解,matlab,矩阵,线性代数

验证结果发现,函数的二次导切线过零点已经非常趋向于函数的真解,因此:一共迭代3次即可得出函数精确解:

                                                       x=0.5671文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-800146.html

到了这里,关于电力系统分析常用的三种迭代方法(雅克比、高斯赛德尔、牛顿拉夫逊法)求解方程的精确解的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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