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我正在尝试将数据集拟合到这个庞大的方程中。我知道以前有人问过这个问题,但我不认为最初的猜测是我的问题,我也不能在拟合方程中添加更多项。
我的拟合方程。请注意,积分中的“u”与上面定义的 u 不同。
顺便说一句,我的数据集以 mA/um 为单位。
我在函数F中实现了这一点,该函数接受输入 Vd、T、r 和 Vt。T、r 和 Vt 是拟合参数。 T 和 r 的范围从 0
我的前几个程序非常适合(如果它甚至可以完成积分),所以我决定看看该算法是否有效。该函数的实现如下:
from scipy import integrate
from scipy.optimize import curve_fit
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#Constants
eSiO2 = 3.9 #Relative dielectric constant of SiO2
tox = 2e-9 #Gate oxide thickness in m
evac = 8.854e-12 #Vacuum permittivity, F/m
em = 0.2*9.11e-31 #Effective electron mass in kg
KT = 4.11e-21 #Thermal energy in joules
Mv = 2.5 #Degeneracy factor
q = 1.6e-19 #Electron charge, coulombs
hbar = 1.054e-34 #Reduced plancks constant
Vg = 1
def F(Vd,T,r,Vt):
#Derived constants required for computation
Ci = (eSiO2*evac)/tox #Oxide capacitance per area
ved = (q*r*Vd)/(KT) #little Vd
I0 = (np.sqrt(2)*q*(KT**1.5)*Mv*np.sqrt(em))/(np.pi*hbar)**2 #Leakage Current
#Rho
rho1 = 2*np.pi*hbar**2*Ci
rho2 = q*KT*em*Mv
rhoV = Vg-Vt
rho = (rho1*rhoV)/rho2
#u
UA = 1 + np.exp(ved)
UB = np.exp(ved)*(np.exp(rho)-1)
Usq = np.sqrt(UA**2+4*UB)
u = np.log(Usq-UA)-np.log(2)
#Integrand of F(u)
def integrand1(A,x):
return (np.sqrt(A))/(1+np.exp(A-x))
#Integrand of F(u-v)
def integrand2(A,x):
return (np.sqrt(A))/(1+np.exp(A-x))
sum1 = 0
sum2 = 0
tempy1=[]
tempy2=[]
tempx2=[]
#Tempx2 = dummy variable domain
tempx2 = np.linspace(0,100,num=10000)
#Fitting parameters are determined
if Ready is True:
#Evaluate the integrands for all the Vd values
tempy1 = integrand1(tempx2,u)
tempy2 = integrand2(tempx2,u-ved)
#Fitting parameters are NOT determined
else:
print ("Calculating")
#Evaluate the integrands for all the Vd values
for i in range (0,len(u)):
tempy1 = integrand1(tempx2,u[i])
tempy2 = integrand2(tempx2,u[i]-ved[i])
#Perform integration over dummy domain
sum1 = integrate.simps(tempy1,tempx2,0.1)
sum2 = integrate.simps(tempy2,tempx2,0.1)
if Ready is False:
print ("u=%s" %u,"ved=%s" %ved)
print ("Sum1 is %s" %sum1)
return I0*T*1e-3*(sum1-sum2)
如果指定了 T、r 和 Vt,该函数将计算 F(x,T,r,Vt)。因此,我决定制作一个“样本”数据集,看看它是否几乎完美地适合自己:
#Create domain for reference curve
Ready = True
x = np.linspace(0,1.2,50)
y=[]
#Evaluate the reference curve domain
for j in range (0,50):
y.append(F(x[j],0.2,0.147,0.45))
现在已经创建了引用曲线,现在将尝试拟合该曲线。请注意我的 p0 值非常接近真实值。
#Guesses for the curve fit
initial = [0.21,0.15,0.46]
Ready = False
#Attempt to fit the reference curve
popt, popc = curve_fit(F,x,y,initial,bounds=(0,1))
#Create the fit curve
fitdata=[]
Ready = True
for i in range (0,50):
fitdata.append(F(x[i],popt[0],popt[1],popt[2]))
然后绘制引用曲线和拟合曲线。然而,即使 p0 值非常接近实际值,拟合曲线也很差。我在以前的 StackOverflow 帖子中看到人们对此有疑问。
plt.plot(x,y,label='Reference')
plt.plot(x,fitdata,label='Fit')
plt.legend()
plt.show()
情节如下:
我发现选择一些参数然后手动猜测并检查最终的拟合至少是有用的。奇怪的是,即使 curve_fit 基本上与最佳拟合参数的接触距离相同,它甚至无法拟合自身。
由于这个拟合方程的复杂性,我必须这样做吗?我对真实数据进行了几乎完全相同的二次拟合(针对不同的项目)计算,并且获得合适的曲线是微不足道的。
最佳答案
您将丢弃除最后一个之外的 tempy1
和 tempy2
的所有结果。我认为您想追加到列表中。
改变
for i in range (0,len(u)):
tempy1 = integrand1(tempx2,u[i])
tempy2 = integrand2(tempx2,u[i]-ved[i])
到
for i in range (0,len(u)):
tempy1.append(integrand1(tempx2,u[i]))
tempy2.append(integrand2(tempx2,u[i]-ved[i]))
导致两个图表重叠。
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