第三講優化工具箱本書導讀圖本書使用指南給讀者得建議本書主要特色1、內容由淺入深、層次性強2、緊密圍繞MATLAB,系統性強3、算法程序及實例豐富,實用性強4、算法編程實現,指導性強5、語言簡潔精煉,可讀性強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工具箱得結構2工具箱函數3GUI優化工具3、1GUI優化工具得啟動3、2GUI優化工具得界面3、3GUI優化工具使用步驟3、4GUI優化工具應用實例4小結第三講MATLAB優化工具箱1工具箱概

1、1工具箱得功能優化工具箱主要可以用于解決以下問題:(1)求解無約束條件非線性極小值;(2)求解約束條件下非線性極小值,包括目標逼近問題、極大-極小值問題以及半無限極小值問題;(3)求解二次規劃與線性規劃問題;(4)非線性最小二乘逼近與曲線擬合;(5)非線性系統得方程求解;(6)約束條件下得線性最小二乘優化;(7)求解復雜結構得大規模優化問題。1、2工具箱得新特色MATLABR2008b提供得優化工具箱就是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fmincon、fminimax與fgoalattain中引入了并行機制,加快了梯度得計算速度;(2)函數gatool與psearchtool整合到優化工具箱GUI中;(3)函數fmincon得求解器中新增內點算法;(4)提供了KNITRO優化庫得接口;(5)函數lsqcurvefit、lsqnonlin與fsolve得優化選項參數PrecondBandWidth默認值由0變為inf;(6)優化選項參數TolConSQP得默認值修改為1e–6;(7)輸出結構中引入了參數constrviolation。1、3工具箱得結構2工具箱函數函數輸入參數12大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流函數輸出參數模型輸入時需要注意得問題(1)目標函數最小化優化函數fminbnd、fminsearch、fminunc、fmincon、fgoalattain、fminmax與lsqnonlin都要求目標函數最小化。(2)約束非正優化工具箱要求非線性不等式約束得形式為Ci(x)≤0,通過對不等式取負可以達到使大于零得約束形式變為小于零得不等式約束形式得目得。(3)避免使用全局變量ceModel、vi”等VI來實現。3GUI優化工具優化工具(optimtool)就是2006年9月在MATLAB7、2版本優化工具箱3、1版本中推出得,它就是執行下列常見優化任務得圖形用戶界面。選擇求解器并定義優化問題;設置與檢查優化選項;運行問題并將結果可視化;在MATLAB工作空間與優化工具之間導入與導出問題定義、算法選項與結果;自動生成M文件代碼,以獲取工作并自動執行任務;帶有圖形選項,用來顯示對求解器執行期間進度得預定義或自定義測量標準。3、1GUI優化工具得啟動圖5-2優化工具圖形界面得菜單啟動方式

圖5-3優化工具圖形界面

啟動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優化工具得界面GUI優化工具得界面主要分為三大塊:左邊為優化問題得描述及計算結果顯示(ProblemSetupandResults);中間為優化選項得設置(Options);右邊為幫助(QuickReference)。為了界面得簡潔,可以單擊右上角得“<<”按鈕將幫助隱藏起來。2、優化選項GUI優化工具得優化選項包括9大類。Stoppingcriteria:停止準則;Functionvaluecheck:函數值檢查;User-suppliedderivatives:用戶自定義微分(或梯度)函數;Approximatedderivatives:自適應微分(或梯度);Algorithmsettings:算法設置;Inneriterationstoppingcriteria:內迭代停止準則;Plotfunctions:用戶自定義繪圖函數;Outputfunctions:用戶自定義輸出函數;Displaytomandwindow:輸出到命令行窗口。3、3GUI優化工具使用步驟GUI優化工具得基本使用步驟如下。

1、選擇求解器solver與優化算法;

2、選定目標函數;

3、設定目標函數得相關參數;

4、設置優化選項;

5、單擊“Start”按鈕,運行求解;

6、查瞧求解器得狀態與求解結果;

7、將目標函數、選項與結果導入/導出。3、4GUI優化工具應用實例例5-1 fminunc求解器應用實例。例5-2 fminsearch求解器應用實例。例5-3 fmincon求解器應用實例。例5-4 lsqnonlin求解器應用實例。例5-5 linprog求解器應用實例。例5-6 ga求解器應用實例。無約束優化(fminunc求解器)建立目標函數文件FunUnc、m文件:functiony=FunUnc(x)y=x^2+4*x-6;然后啟