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文檔簡介
一維優(yōu)化問題一維優(yōu)化問題的數學模型為:
在matlab中,一維優(yōu)化問題,也就是一維搜索問題的實現是由函數fminbnd來實現的。具體的調用格式如下:調用格式1:X=fminbnd(FUN,x1,x2)這種格式的功能是:返回在區(qū)間(x1,x2)中函數FUN最小值對應的X值。調用格式2:[X,FVAL]=fminbnd(FUN,x1,x2)這種格式的功能是:同時返回解x和在點x處的目標函數值。
案例如圖,有一塊邊長為6m的正方形鋁板,四角截去相等的邊長為x的方塊并折轉,造一個無蓋的箱子,問如何截法(x取何值)才能獲得最大容器的箱子,只寫出這一優(yōu)化問題的數學模型。用matlab軟件的優(yōu)化工具箱求解。
根據題意,該無蓋箱子的長和寬均為6-2x,高為x,取設計變量x根據長方體容積表達式,得:建立約束優(yōu)化問題數學模型得Matlab程序一:[x,xfval]=fminbnd(‘-x*(6-2*x)^2’,0,3)Matlab程序二:首先編寫m文件functionf=volf(x)f=-(6-2*x)^2*x然后,調用fminbnd函數求解[X,FVAL]=fminbnd(@volf,0,3)無約束非線性規(guī)劃問題在MATLAB優(yōu)化工具箱函數中,有以下兩個函數用來求解上述問題:fminunc、fminsearchfminunc
調用格式1:X=fminunc(FUN,X0)
這種格式的功能是:給定起始點X0,求函數FUN的局部極小點X。其中,X0可以是一個標量、向量或者矩陣。調用格式2:[X,FVAL]=fminunc(FUN,X0)
這種格式的功能是:同時返回解x和在點x處的目標函數值。1.求函數F=sin(x)+3的最小值點。functionf=demfun(x)f=sin(x)+3然后,在命令窗口中輸入:X=fminunc(@demfun,2)得到X=4.7124求函數的極小點。
在命令窗口中輸入X=fminunc(@(x)5*x(1)^2+x(2)^2,[5;1])x=1.0e-006*-0.7898-0.07022.fminsearchfminsearch使用單純形法,一種直接搜索的方法。調用格式1:X=fminsearch(FUN,X0)這種格式的功能是:給定起始點X0,求函數FUN的局部極小點X。其中,X0可以是一個標量、向量或者矩陣。調用格式2:[X,FVAL]=fminsearch(FUN,X0)這種格式的功能是:同時返回解x和在點x處的目標函數值。局限性:(1)應用該函數可能會得到局部最優(yōu)解。(2)該函數只對實數進行最小化。如果x為復數時,必須將它分為實數部和虛數部。求解函數的最小值點。方法一:直接在MATLAB命令窗口中輸入:[x0,fval]=fminsearch(’2*x(1)^3+4*x(1)*x(2)^3-10*x(1)*x(2)+x(2)^2’,[0,0]);方法二:在MATLAB的M編輯器中建立函數文件用來保存所要求解最小值的函數:functionf=demfun1(x)f=2*x(1)^3+4*x(1)*x(2)^3-10*x(1)*x(2)+x(2)^2;保存為demfun1.m。然后,在命令窗口中調用該函數,這里有兩種調用方式:調用方式一:在命令窗口中輸入:[x,fval]=fminsearch('demfun1',[0,0])調用方式二:在命令窗口中輸入:[x,fval]=fminsearch(@demfun1,[0,0])得到的結果X=1.00160.8335Fval=-3.32411.線性規(guī)劃約束優(yōu)化問題f=[-7;-5];A=[3,2;4,6;0,7];b=[90;200;210];lb=zeros(2,1);[x,fval]=linprog(f,A,b,[],[],lb)調用linprog函數2一般的約束非線性最優(yōu)化問題約束非線性最優(yōu)化是指目標函數和約束函數都是定義在n維歐幾里得空間上的實值連續(xù)函數,并且至少有一個是非線性的。X=fmincon(fun,x0,A,B,Aeq,Beq,LB,UB,NONLCON)這個函數格式同上,同時,約束中增加由函數NONLCON定義的非線性約束條件,在函數NONLCON的返回值中包含非線性等式約束Ceq(X)=0和非線性不等式C(X)<=0。其中,C(X)和Ceq(X)均為向量。求解如下形式的約束非線性規(guī)劃問題
首先,編制兩個函數文件,分別保存目標函數和約束函數目標函數文件
functionf=objfun(x)f=5*x(1)^2+2*x(2)^2約束函數文件function[c,ceq]=confun(x)c=1.5/x(1)-x(2);ceq=[];最后,調用fmincon函數求解[X,FVAL]=fmincon(@(x)objfun(x),[1;2],[],[],[],[],[],[],@(x)confun(x))案例1薄鐵板長20cm,折成梯形槽,求梯形側邊多長及底角多大,才會使槽的斷面積最大。寫出這一優(yōu)化設計問題的數學模型。用matlab軟件的優(yōu)化工具箱求解.解取梯形側邊和底角作為設計變量,分別為x1,x2。建立優(yōu)化問題的數學模型如下:functionf=fun1(x)a=pi/180;f=-(20-2*x(1))*x(1)*sin(x(2)*a)-x(1)^2*sin(x(2)*a)*cos(x(2)*a);
>>x0=[1,10]';lb=[0,0]';ub=[20,90]';>>[x,fmin]=fmincon(@fun1,x0,[],[],[],[],lb,ub)符號表示法fun='-(20-2*x(1))*x(1)*sin(x(2)*pi/180)-x(1)^2*sin(x(2)
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