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文档分类:IT计算机

matl新编优化工具箱的使用精编.docx


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matl新编优化工具箱的使用精编


优化工具箱的使用
MATLAB的优化工具箱提供了各种优化函数,这些优化函数可以通过在命令行输入相应的函数名加以调用;此外为了使用方便,MATLAB还提供了图形界面的优化工具(GUI Optimization tool)。
1 GUI优化工具
GUI优化工具的启动
有两种启动方法:
(1)在命令行输入optimtool;
(2)在MATLAB主界面单击左下角的“Start”按钮,然后依次选择“Toolboxes→Optimization→Optimization tool”
GUI优化工具的界面
界面分为三大块:
左边(Problem Setup and Results)为优化问题的描述及计算结果显示;
中间(Options)为优化选项的设置;
右边(Quick Reference)为帮助。为了界面的简洁,可以单击右上角“<<”、“>>”的按钮将帮助隐藏或显示。
1、优化问题的描述及计算结果显示
此板块主要包括选择求解器、目标函数描述、约束条件描述等部分。

选择合适的求解器以及恰当的优化算法,是进行优化问题求解的首要工作。
Solver:选择优化问题的种类,每类优化问题对应不同的求解函数。
Algorithm:选择算法,对于不同的求解函数,可用的算法也不同。
Problem框组用于描述优化问题,包括以下内容:
Objective function: 输入目标函数。
Derivatives: 选择目标函数微分(或梯度)的计算方式。
Start point: 初始点。
Constraints框组用于描述约束条件,包括以下内容:
Linear inequalities: 线性不等式约束,其中A为约束系数矩阵,b代表约束向量。
Linear equalities: 线性等式约束,其中Aeq为约束系数矩阵,beq代表约束向量。
Bounds: 自变量上下界约束。
Nonlinear Constraints function; 非线性约束函数。
Derivatives: 非线性约束函数的微分(或梯度)的计算方式。
Run solver and view results框组用于显示求解过程和结果。
(对于不同的优化问题类型,此板块可能会不同,这是因为各个求解函数需要的参数个数不一样,如Fminunc函数就没有Constraints框组。)
2、优化选项(Options)
Stopping criteria: 停止准则。
Function value check: 函数值检查。

User-supplied derivatives: 用户自定义微分(或梯度)。
Approximated derivatives: 自适应微分(或梯度)。
Algorithm settings: 算法设置。
Inner iteration stopping criteria: 内迭代停止准则。
Plot function: 用户自定义绘图函数。
Output function: 用户自定义输出函数。
Display to command window: 输出到命令行窗口。
对于不同的优化问题类型,此板块也会不同,
3、帮助(Quick Reference)
每选择一个函数求解器,帮助部分都有对这个函数的功能说明,同时还会给出相应的各个输入项说明。
GUI优化工具的使用步骤
(1)选择求解器Solver和优化算法。
(2)选定目标函数。
(3)设定目标函数的相关参数。
(4)设置优化选项。
(5)单击“Start”按钮,运行求解。
(6)查看求解器的状态和求解结果。
(7)将目标函数、选项和结果导入/导出。(在菜单文件中寻找)

GUI优化工具的应用实例
1、无约束优化(fminunc求解器)
fminunc求解器可用的算法有两种:
Large scale(大规模算法)
Medium scale(中等规模算法)
对于一般问题,采用中等规模算法即可。
例1:用优化工具求的极小值,初始点取x=0。
解:首先在当前MATLAB的工作目录下建立目标函数文件文件:
function y= FunUnc1(x) % function必须为小写,如果F为大写则不行
y=x^2+4*x-6; %平方符号输入时用键盘上数字6上的符合,否则错误
然后启动优化工具:
在Solver下拉选框中选择fminunc;
Algorithm下拉选框中选择Medium scale;
目标函数栏输入***@FunUnc1;
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  • 时间2021-05-14