MATLAB优化工具箱

MATLAB工具箱Matlab工具箱已经成为一个系列产品，Matlab主工具箱和各种工具箱（toolbox）一、工具箱简介功能型工具箱——通用型功能型工具箱主要用来扩充Matlab的数值计算、符号运算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，能够用于多种学科。领域型工具箱——专用型领域型工具箱是学科专用工具箱，其专业性很强，比如控制系统工具箱（ControlSystemToolbox）；信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）；财政金融工具箱（FinancialToolbox）等等。只适用于本专业。Matlab常用工具箱MatlabMainToolbox——matlab主工具箱ControlSystemToolbox——控制系统工具箱CommunicationToolbox——通讯工具箱FinancialToolbox——财政金融工具箱SystemIdentificationToolbox——系统辨识工具箱FuzzyLogicToolbox——模糊逻辑工具箱BioinformaticsToolbox——生物分析工具箱ImageProcessingToolbox——图象处理工具箱DatabaseToolbox——数据库工具箱ModelpredictiveControlToolbox——模型预测控制工具箱NeuralNetworkToolbox——神经网络工具箱OptimizationToolbox——优化工具箱PartialDifferentialToolbox——偏微分方程工具箱RobustControlToolbox——鲁棒控制工具箱SignalProcessingToolbox——信号处理工具箱SplineToolbox——样条工具箱StatisticsToolbox——统计工具箱SymbolicMathToolbox——符号数学工具箱SimulinkToolbox——动态仿真工具箱VirtualRealityToolbox——虚拟现实工具箱WaveletToolbox——小波工具箱等等…….而且每个新出的版本都在增加、更新完善。控制系统工具箱ControlSystemToolbox连续系统设计和离散系统设计状态空间和传递函数以及模型转换时域响应（脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应）频域响应（Bode图、Nyquist图）根轨迹、极点配置遗传算法和直接搜索工具箱GeneticAlgorithmandDirectSearchToolbox是针对MATLAB优化处理算法的扩展，它在MATLAB和OptimizationToolbox的基础上，提供遗传算法和直接搜索的基本功能。使用遗传算法工具箱的两种方法：（1）直接在命令窗口使用函数。[xfval]=ga(@fitnessfun,nvars,options)（2）图形界面互动操作方法。可选内部函数@ackleyfcn或者@rastriginsfcnRastrigin'sFunction可以设置参数来调整显示结果直接搜索算法同样有两种类似的运行方法优化工具箱OptimizationToolbox线性规划和二次规划求函数的最大值和最小值多目标优化约束条件下的优化非线性方程求解Demo：toolbox/optimization求解线性规划线性规划是一种优化方法，Matlab优化工具箱中有现成函数linprog对如下式描述的LP问题求解：解:编写M文件小xxgh1.m如下：c=[-0.4-0.28-0.32-0.72-0.64-0.6];A=[0.010.010.010.030.030.03;0.02000.0500;00.02000.050;000.03000.08];b=[850;700;100;900];Aeq=[];beq=[];vlb=[0;0;0;0;0;0];vub=[];[x,fval]=linprog(c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub)解:编写M文件xxgh2.m如下：c=[634];A=[010];b=[50];Aeq=[111];beq=[120];vlb=[30,0,20];vub=[];[x,fval]=linprog(c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub)信号处理工具箱SignalProcessingToolbox数字和模拟滤波器设计、应用及仿真谱分析和估计FFT、DFT等变换参数化模型学科前沿最新的工具箱模糊控制逻辑工具箱友好的交互设计界面，自适应神经-模糊学习、聚类以及Sugeno推理。神经网络工具箱神经网络系统具有集体运算的能力和自适应的学习能力。具有很强的容错性和鲁棒性，善于联想、综合和推广。工具箱的扩充功能：用户可以修改工具箱中的函数，更为重要的是用户可以通过编制m文件来任意地添加工具箱中原来没有的工具函数。此功能充分体现了matlab语言的开发性。如何添加工具箱？如果是Matlab安装光盘上的工具箱，重新执行安装程序，选中即可。如果是单独下载的工具箱，则需要把新的工具箱（以下假设工具箱名字为svm）解压到toolbox目录下，然后用addpath或者pathtool把该工具箱的路径添加到matlab的搜索路径中，最后用whichnewtoolbox_command.m来检验是否可以访问。如果能够显示新设置的路径，则表明该工具箱可以使用了。具体请看工具箱自己带的README文件。举例：要添加的工具箱为svm，则解压后，里边有一个目录svm，假设matlab安装在D:\MATLAB6.5，将svm目录拷贝至D:\MATLAB6.5\toolbox，然后运行matlab，在命令窗口输入addpathD:\MATLAB6.5\toolbox\svm回车，来添加路径。然后在svm目录下，任意找一个m文件，以svcinfo.m为例，在命令窗口中输入whichsvcinfo.m。如果显示出该文件路径，如D:\MATLAB6p5\toolbox\svm\svcinfo.m，则安装成功，当然也可以在命令窗口输入path来查看。二、通用工具箱1.Matlab主工具箱数值计算、符号运算、绘图以及句柄绘图都是matlab主工具箱的内容，是matlab的基本部分。Matlab主工具箱位于：c:\matlab\toolbox\matlabmatlab主工具箱是任何版本的matlab都不可缺少的。除toolbox\matlab之外的工具箱，在比较完整的专业版matlab语言中有20多个工具箱。这些工具箱是需要单独选择购买的。matlab主工具箱共有31个函数库datafun——数据分析函数库sonnds——声音处理函数库dde——动态数据交换函数库elfun——初等数学函数库specmat——特殊矩阵函数库elmat——初等矩阵和时间函数库funfun——函数功能和数学分析函数库general——通用命令函数库graphics——通用图形函数库iofun——底层输入输出函数库lang——语言结构函数库matfun——矩阵线性代数函数库ops——运算符和逻辑函数库plotxy——二维绘图函数库plotxyz——三维绘图函数库color——颜色和光照函数库polyfun——多项式函数库sparfun——稀疏矩阵函数库strfun——字符串函数库demos——matlab演示函数库Matlab6新增函数库:uitools——图形界面函数库datatypes——数据类型函数库graphics——句柄绘图函数库graph3d——三维绘图各函数库中的函数可用help函数库名查询，或type函数名方法查询例：helpplotxyTwodimensionalgraphics.ElementaryX-Ygraphs.plot-Linearplot.loglog-Log-logscaleplot.semilogx-Semi-logscaleplot.semilogy-Semi-logscaleplot.fill-Drawfilled2-Dpolygons.Graphannotation.title-Graphtitle.xlabel-X-axislabel.ylabel-Y-axislabel.text-Textannotation.gtext-Mouseplacementoftext.grid-Gridlines.SeealsoPLOTXYZ,GRAPHICS.2.符号运算工具箱主要功能以符号为对象的数学。在大学教学中，符号数学是各专业都能用到的。•符号运算无须事先对独立变量赋值，运算结果以标准的符号形式表达。•特点：运算对象可以是没赋值的符号变量可以获得任意精度的解符号运算的功能符号表达式、符号矩阵的创建符号可变精度求解符号线性代数因式分解、展开和简化符号代数方程求解符号微积分符号微分方程例如：z='a*t^2+b*t+c';r=solve(z,‘t’)——对缺省变量求解r=[1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))][1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2))]对任意变量求解r=solve(z,'b')r=-(a*t^2+c)/tr=solve(z,'c')r=-a*t^2-b*tr=solve(z,'a')r=-(b*t+c)/t^23.Simulink动态仿真工具箱simulink工具箱简介simulink是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，使得matlab的功能得到进一步扩展，它可以非常容易的实现可视化建模，把理论研究和工程实践有机的结合在一起。大部分专用工具箱只要以matlab主包为基础就能运行，有少数工具箱（通讯工具箱、信号处理工具箱等）则要求有simulink工具箱的支持。由于matlab和simulink是集成在一起的，因此用户可以在两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。不用命令行编程，由方框图产生m文件(s函数)。当创建好的框图保存后，相应的m文件就自动生成，这个.m文件包含了该框图的所有图形及数学关系信息。框图表示比较直观，容易构造，运行速度较快。三、工具箱和工具箱函数的查询办法1.matlab的目录结构目录树c:\matlab\binc:\matlab\externc:\matlab\simulinkc:\matlab\toolbox\comm\c:\matlab\toolbox\control\c:\matlab\toolbox\symbolic\...matlab\bin——该目录包含matlab系统运行文件，matlab帮助文件及一些必需的二进制文件。matlab\extern——包含MATLAB与C,FORTRAN语言的交互所需的函数定义和连接库。matlab\simulink——包含建立simulinkMEX-文件所必需的函数定义及接口软件。matlab\toolbox——各种工具箱，MathWorks公司提供的商品化matlab工具箱有30多种。toolbox目录下的子目录数量是随安装情况而变的。2.工具箱matlabtoolbox工具箱在windows下由目录检索得到。也可以在matlab下得到，启动matlab后cd_..——matlab缺省目录是bin，回到matlab目录下cd_toolboxdir——工具箱清单.compilerfixpointlminagqft..controlfuzzylocalncdrobustadasymbolicdspblkshosamatlabnnetsignaluitoolscodegenfdidentidentmpcoptimsimulinkwaveletcommfinancesplinespdeesmutoolsstats3.工具箱函数清单的获得所有工具箱中都有函数清单文件contents