第三讲优化工具箱

第三讲优化工具箱本书导读图本书使用指南给读者得建议本书主要特色1、内容由浅入深、层次性强2、紧密围绕MATLAB,系统性强3、算法程序及实例丰富,实用性强4、算法编程实现,指导性强5、语言简洁精炼,可读性强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工具箱得结构2工具箱函数3GUI优化工具3、1GUI优化工具得启动3、2GUI优化工具得界面3、3GUI优化工具使用步骤3、4GUI优化工具应用实例4小结第三讲MATLAB优化工具箱1工具箱概

1、1工具箱得功能优化工具箱主要可以用于解决以下问题:(1)求解无约束条件非线性极小值;(2)求解约束条件下非线性极小值,包括目标逼近问题、极大-极小值问题以及半无限极小值问题;(3)求解二次规划与线性规划问题;(4)非线性最小二乘逼近与曲线拟合;(5)非线性系统得方程求解;(6)约束条件下得线性最小二乘优化;(7)求解复杂结构得大规模优化问题。1、2工具箱得新特色MATLABR2008b提供得优化工具箱就是4、1版本,4、1版本较之以前得3、x版本,主要增加了以下新得特色。(1)函数fmincon、fminimax与fgoalattain中引入了并行机制,加快了梯度得计算速度;(2)函数gatool与psearchtool整合到优化工具箱GUI中;(3)函数fmincon得求解器中新增内点算法;(4)提供了KNITRO优化库得接口;(5)函数lsqcurvefit、lsqnonlin与fsolve得优化选项参数PrecondBandWidth默认值由0变为inf;(6)优化选项参数TolConSQP得默认值修改为1e–6;(7)输出结构中引入了参数constrviolation。1、3工具箱得结构2工具箱函数函数输入参数12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流函数输出参数模型输入时需要注意得问题(1)目标函数最小化优化函数fminbnd、fminsearch、fminunc、fmincon、fgoalattain、fminmax与lsqnonlin都要求目标函数最小化。(2)约束非正优化工具箱要求非线性不等式约束得形式为Ci(x)≤0,通过对不等式取负可以达到使大于零得约束形式变为小于零得不等式约束形式得目得。(3)避免使用全局变量ceModel、vi”等VI来实现。3GUI优化工具优化工具(optimtool)就是2006年9月在MATLAB7、2版本优化工具箱3、1版本中推出得,它就是执行下列常见优化任务得图形用户界面。选择求解器并定义优化问题;设置与检查优化选项;运行问题并将结果可视化;在MATLAB工作空间与优化工具之间导入与导出问题定义、算法选项与结果;自动生成M文件代码,以获取工作并自动执行任务;带有图形选项,用来显示对求解器执行期间进度得预定义或自定义测量标准。3、1GUI优化工具得启动图5-2优化工具图形界面得菜单启动方式

图5-3优化工具图形界面

启动GUIOptimizationtool有以下两种方法。(1)在命令行上输入optimtool;(2)在MATLAB主界面单击左下角得“Start”按钮,然后依次选择“Toolboxes→Optimization→Optimizationtool(optimtool)。3、2GUI优化工具得界面GUI优化工具得界面主要分为三大块:左边为优化问题得描述及计算结果显示(ProblemSetupandResults);中间为优化选项得设置(Options);右边为帮助(QuickReference)。为了界面得简洁,可以单击右上角得“<<”按钮将帮助隐藏起来。2、优化选项GUI优化工具得优化选项包括9大类。Stoppingcriteria:停止准则;Functionvaluecheck:函数值检查;User-suppliedderivatives:用户自定义微分(或梯度)函数;Approximatedderivatives:自适应微分(或梯度);Algorithmsettings:算法设置;Inneriterationstoppingcriteria:内迭代停止准则;Plotfunctions:用户自定义绘图函数;Outputfunctions:用户自定义输出函数;Displaytomandwindow:输出到命令行窗口。3、3GUI优化工具使用步骤GUI优化工具得基本使用步骤如下。

1、选择求解器solver与优化算法;

2、选定目标函数;

3、设定目标函数得相关参数;

4、设置优化选项;

5、单击“Start”按钮,运行求解;

6、查瞧求解器得状态与求解结果;

7、将目标函数、选项与结果导入/导出。3、4GUI优化工具应用实例例5-1 fminunc求解器应用实例。例5-2 fminsearch求解器应用实例。例5-3 fmincon求解器应用实例。例5-4 lsqnonlin求解器应用实例。例5-5 linprog求解器应用实例。例5-6 ga求解器应用实例。无约束优化(fminunc求解器)建立目标函数文件FunUnc、m文件:functiony=FunUnc(x)y=x^2+4*x-6;然后启