第三講優(yōu)化工具箱

第三講優(yōu)化工具箱本書導(dǎo)讀圖本書使用指南給讀者得建議本書主要特色1、內(nèi)容由淺入深、層次性強(qiáng)2、緊密圍繞MATLAB,系統(tǒng)性強(qiáng)3、算法程序及實(shí)例豐富,實(shí)用性強(qiáng)4、算法編程實(shí)現(xiàn),指導(dǎo)性強(qiáng)5、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔精煉,可讀性強(qiáng)1工具箱概述1、1工具箱得功能1、2工具箱得新特色1、3工具箱得結(jié)構(gòu)2工具箱函數(shù)3GUI優(yōu)化工具3、1GUI優(yōu)化工具得啟動(dòng)3、2GUI優(yōu)化工具得界面3、3GUI優(yōu)化工具使用步驟3、4GUI優(yōu)化工具應(yīng)用實(shí)例4小結(jié)第三講MATLAB優(yōu)化工具箱1工具箱概

1、1工具箱得功能優(yōu)化工具箱主要可以用于解決以下問(wèn)題:(1)求解無(wú)約束條件非線性極小值;(2)求解約束條件下非線性極小值,包括目標(biāo)逼近問(wèn)題、極大-極小值問(wèn)題以及半無(wú)限極小值問(wèn)題;(3)求解二次規(guī)劃與線性規(guī)劃問(wèn)題;(4)非線性最小二乘逼近與曲線擬合;(5)非線性系統(tǒng)得方程求解;(6)約束條件下得線性最小二乘優(yōu)化;(7)求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)得大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題。1、2工具箱得新特色MATLABR2008b提供得優(yōu)化工具箱就是4、1版本,4、1版本較之以前得3、x版本,主要增加了以下新得特色。(1)函數(shù)fmincon、fminimax與fgoalattain中引入了并行機(jī)制,加快了梯度得計(jì)算速度;(2)函數(shù)gatool與psearchtool整合到優(yōu)化工具箱GUI中;(3)函數(shù)fmincon得求解器中新增內(nèi)點(diǎn)算法;(4)提供了KNITRO優(yōu)化庫(kù)得接口;(5)函數(shù)lsqcurvefit、lsqnonlin與fsolve得優(yōu)化選項(xiàng)參數(shù)PrecondBandWidth默認(rèn)值由0變?yōu)閕nf;(6)優(yōu)化選項(xiàng)參數(shù)TolConSQP得默認(rèn)值修改為1e–6;(7)輸出結(jié)構(gòu)中引入了參數(shù)constrviolation。1、3工具箱得結(jié)構(gòu)2工具箱函數(shù)函數(shù)輸入?yún)?shù)12大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流函數(shù)輸出參數(shù)模型輸入時(shí)需要注意得問(wèn)題(1)目標(biāo)函數(shù)最小化優(yōu)化函數(shù)fminbnd、fminsearch、fminunc、fmincon、fgoalattain、fminmax與lsqnonlin都要求目標(biāo)函數(shù)最小化。(2)約束非正優(yōu)化工具箱要求非線性不等式約束得形式為Ci(x)≤0,通過(guò)對(duì)不等式取負(fù)可以達(dá)到使大于零得約束形式變?yōu)樾∮诹愕貌坏仁郊s束形式得目得。(3)避免使用全局變量ceModel、vi”等VI來(lái)實(shí)現(xiàn)。3GUI優(yōu)化工具優(yōu)化工具(optimtool)就是2006年9月在MATLAB7、2版本優(yōu)化工具箱3、1版本中推出得,它就是執(zhí)行下列常見優(yōu)化任務(wù)得圖形用戶界面。選擇求解器并定義優(yōu)化問(wèn)題;設(shè)置與檢查優(yōu)化選項(xiàng);運(yùn)行問(wèn)題并將結(jié)果可視化;在MATLAB工作空間與優(yōu)化工具之間導(dǎo)入與導(dǎo)出問(wèn)題定義、算法選項(xiàng)與結(jié)果;自動(dòng)生成M文件代碼,以獲取工作并自動(dòng)執(zhí)行任務(wù);帶有圖形選項(xiàng),用來(lái)顯示對(duì)求解器執(zhí)行期間進(jìn)度得預(yù)定義或自定義測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。3、1GUI優(yōu)化工具得啟動(dòng)圖5-2優(yōu)化工具圖形界面得菜單啟動(dòng)方式

圖5-3優(yōu)化工具圖形界面

啟動(dòng)GUIOptimizationtool有以下兩種方法。(1)在命令行上輸入optimtool;(2)在MATLAB主界面單擊左下角得“Start”按鈕,然后依次選擇“Toolboxes→Optimization→Optimizationtool(optimtool)。3、2GUI優(yōu)化工具得界面GUI優(yōu)化工具得界面主要分為三大塊:左邊為優(yōu)化問(wèn)題得描述及計(jì)算結(jié)果顯示(ProblemSetupandResults);中間為優(yōu)化選項(xiàng)得設(shè)置(Options);右邊為幫助(QuickReference)。為了界面得簡(jiǎn)潔,可以單擊右上角得“<<”按鈕將幫助隱藏起來(lái)。2、優(yōu)化選項(xiàng)GUI優(yōu)化工具得優(yōu)化選項(xiàng)包括9大類。Stoppingcriteria:停止準(zhǔn)則;Functionvaluecheck:函數(shù)值檢查;User-suppliedderivatives:用戶自定義微分(或梯度)函數(shù);Approximatedderivatives:自適應(yīng)微分(或梯度);Algorithmsettings:算法設(shè)置;Inneriterationstoppingcriteria:內(nèi)迭代停止準(zhǔn)則;Plotfunctions:用戶自定義繪圖函數(shù);Outputfunctions:用戶自定義輸出函數(shù);Displaytomandwindow:輸出到命令行窗口。3、3GUI優(yōu)化工具使用步驟GUI優(yōu)化工具得基本使用步驟如下。

1、選擇求解器solver與優(yōu)化算法;

2、選定目標(biāo)函數(shù);

3、設(shè)定目標(biāo)函數(shù)得相關(guān)參數(shù);

4、設(shè)置優(yōu)化選項(xiàng);

5、單擊“Start”按鈕,運(yùn)行求解;

6、查瞧求解器得狀態(tài)與求解結(jié)果;

7、將目標(biāo)函數(shù)、選項(xiàng)與結(jié)果導(dǎo)入/導(dǎo)出。3、4GUI優(yōu)化工具應(yīng)用實(shí)例例5-1 fminunc求解器應(yīng)用實(shí)例。例5-2 fminsearch求解器應(yīng)用實(shí)例。例5-3 fmincon求解器應(yīng)用實(shí)例。例5-4 lsqnonlin求解器應(yīng)用實(shí)例。例5-5 linprog求解器應(yīng)用實(shí)例。例5-6 ga求解器應(yīng)用實(shí)例。無(wú)約束優(yōu)化(fminunc求解器)建立目標(biāo)函數(shù)文件FunUnc、m文件:functiony=FunUnc(x)y=x^2+4*x-6;然后啟