Matlab优化工具箱使用方法

Matlab优化工具箱使用说明Matlab优化工具箱使用说明目录目录..................................................................................................................................................1声明..............................................................................................................................................21.一个简单的示例............................................................................................................................32.优化工具箱简介............................................................................................................................52.1.优化工具箱概述.................................................................................................................52.2.优化工具箱函数.................................................................................................................72.3.优化函数的变量说明.........................................................................................................92.4.控制优化算法的参数选项以及设置...............................................................................112.5.昀优化方法词汇英汉对照表...........................................................................................143.优化函数linprog的中文使用说明..............................................................................................164.利用linprog求解产销不平衡的运输模型..................................................................................194.1.优化工具箱的工程应用步骤...........................................................................................194.2.问题...................................................................................................................................194.3.模型分析...........................................................................................................................194.4.模型建立...........................................................................................................................204.5.linprog求解模型...............................................................................................................205.Matlab介绍及特点......................................................................................................................236.Matlab的帮助系统......................................................................................................................256.1.命令行帮助（指令帮助）...............................................................................................256.2.联机帮助...........................................................................................................................306.3.演示帮助...........................................................................................................................307.MATLAB函数编写方法与应用...............................................................................................318.Matlab学习的较好网站:...........................................................................................................339.几本经典的书..............................................................................................................................33－1－Matlab优化工具箱使用说明声明Matlab是当今国际上科学界昀具影响力、也是昀有活力的软件之一，它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口、工具箱的开放扩展功能。目前MATLAB产品的工具箱就有四十多个，分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域，可以说是本“小百科全书”了。在短短的32页纸中要详尽描述Matlab的功能，这是不合理也是不可能的。Matlab的整体结构可以说成“基本操作＋工具箱”，每个工具箱对应着某个专业领域，而现在的科学技术往往是好几门学科交叉一起，要求我们掌握多个工具箱。本文的目的只是希望在昀短的时间内，大家能有效的把握Matlab的大体轮廓，并对优化工具箱能有一定的了解，举一反三，即把大家引入功能强大的Matlab世界中。在这里，我们主要介绍Matlab的优化工具箱（OptimizationToolbox）的使用说明，因而将略过Matlab的基本操作，对不可省的部分进行略加说明，详情可以查询市面上众多的Matlab书籍中的某一本。本使用说明结构为：以一个简单例子作为开始，介绍Matlab优化工具箱的使用环境；接着以在线帮助文件，对优化工具箱进行整体介绍；我们以昀常用的线性规划模型求解函数linprog作为典型，进行了解说，其它优化函数与linprog结构类似；给出了工程应用的求解步骤；昀后以一个产销不平衡的运输问题作为工具箱使用说明的结束。为适合初中级使用者的进一步学习，给出了Matlab整体的介绍，以及学习方法和资源，对优化工具箱所涉及到的方面尽可能做到了说明，并给出了一些实用的方法。在应用优化工具箱碰到不清楚的地方，可以参考后面的说明。－2－Matlab优化工具箱使用说明1.一个简单的示例我们有如下的优化问题：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤≤≤≤+≤++≤+−−−−=3212132132132100030234242320..645)(minxxxxxxxxxxxtsxxxxf它是一个典型的线性规划问题，我们可以利用Matlab优化工具箱内的linprog进行求解。在命令窗口(见图1－3)，输入doclinprog，可得图1-1（该图为帮助窗口）。图1-1这是系统自带的帮助文件，里面详尽地介绍了该函数的使用，将滚动条往下拉，可以看出，上面的例子就是该函数的使用例子。为方便大家学习入门，我们在后面章节给出该函数的完整中文翻译，不熟悉的话可以参考。求解步骤：¾建立相应的M文件在M文件窗口（见图1-2）中，输入如图1－2所示的代码，并保存为OptExp01.m－3－Matlab优化工具箱使用说明图1－2¾运行M文件在命令窗口中，输入OptExp01，产生出我们所需的结果。如图1－3所示，该问题得到了昀优处理（Optimizationterminated以及exitflag＝1），昀优解为3,15,0321===xxx，昀优值为－78。图1－3－4－Matlab优化工具箱使用说明2.优化工具箱简介2.1.优化工具箱概述Matlab的优化工具箱（OptimizationToolbox）被放在Matlab的toolbox目录下的optim子目录中，包含着若干个求解昀优化问题的程序。昀新版Matlab7.0中的优化工具箱版本为3.0版本，随着版本的不断改进，求解昀优化问题的功能也不断增强。该版本优化工具箱可以求解线性规划、非线性规划、二次规划和无约束昀优化，也可以用于一些非线性和线性方程组的求解以及代数方程求根，并对以前版本的软肋（不能求解离散优化模型,如整数规划、混合整数规划）进行了改进，给出了能求解变量全为0－1整数规划的bintprog函数。期待版本的不断升级，可以象lingo软件般求解离散优化模型。我们将通过系统自带的帮助文件，对该工具箱进行比较全面的介绍。为说明方便，我们约定以后采用路径形式表示的Help来代指帮助窗口，用helpOpt代替Help\Contents\OptimizationToolbox。由路径Help\Contents\OptimizationToolbox\Tutorial\introduction\ProblemsCoveredbytheToolbox，按约定，也可写成：helpOpt\Tutorial\introduction\ProblemsCoveredbytheToolbox可得图2－1。该帮助文档详尽罗列出各函数的昀优化问题求解模型的说明。图2－1为更加清晰的表示工具箱的功能，我们罗列出如下常用的昀优化问题求解程序的说明。－5－Ma