运筹学与matlab编程

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1、一、MATLAB中的优工具箱利用Matlab的优化工具箱,可以求解线性规划、非线性规划和多目标规划问题。具体而言,包括线性、非线性最小化,最大最小化,二次规划,半无限问题,线性、非线性方程(组)的求解,线性、非线性的最小二乘问题。另外,该工具箱还提供了线性、非线性最小化,方程求解,曲线拟合,二次规划等问题中大型课题的求解方法,为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便快捷的途径。1.1优化工具箱中的函数优化工具箱中的函数包括下面几类:1.1.1最小化函数表1-1最小化函数表函数描述fgoalattain多目标达到问题fminbnd有边界的

2、标量非线性最小化fmincon有约束的非线性最小化fminimax最大最小化fminsearch,fminunc无约束非线性最小化fseminf半无限问题linprog线性课题quadprog二次课题1.1.2方程求解函数表1-2方程求解函数表函数描述线性方程求解fsolve非线性方程求解fzero标量非线性方程求解1.1.3最小二乘(曲线拟合)函数表1-3最小二乘函数表函数描述线性最小二乘lsqlin有约束线性最小二乘lsqcurvefit非线性曲线拟合lsqnonlin非线性最小二乘lsqnonneg非负线性最小二乘1.1.4.

3、实用函数表9-4实用函数表函数描述optimset设置参数optimget 1.1.5.大型方法的演示函数表9-5大型方法的演示函数表函数描述circustent马戏团帐篷问题—二次课题molecule用无约束非线性最小化进行分子组成求解optdeblur用有边界线性最小二乘法进行图形处理1.1.6.中型方法的演示函数表9-6中型方法的演示函数表函数描述bandemo香蕉函数的最小化dfildemo过滤器设计的有限精度goaldemo目标达到举例optdemo演示过程菜单tutdemo教程演示 模型输入时需要注意的问题使用优化工具箱时,

4、由于优化函数要求目标函数和约束条件满足一定的格式,所以需要用户在进行模型输入时注意以下几个问题:1.目标函数最小化优化函数fminbnd、fminsearch、fminunc、fmincon、fgoalattain、fminmax和lsqnonlin都要求目标函数最小化,如果优化问题要求目标函数最大化,可以通过使该目标函数的负值最小化即-f(x)最小化来实现。近似地,对于quadprog函数提供-H和-f,对于linprog函数提供-f。2.约束非正优化工具箱要求非线性不等式约束的形式为Ci(x)≤0,通过对不等式取负可以达到使大于零的

5、约束形式变为小于零的不等式约束形式的目的,如Ci(x)≥0形式的约束等价于-Ci(x)≤0;Ci(x)≥b形式的约束等价于-Ci(x)+b≤0。3.避免使用全局变量1.2相关函数的介绍1.2.1fminbnd函数功能:找到固定区间内单变量函数的最小值。调用格式:x=fminbnd(fun,x1,x2)x=fminbnd(fun,x1,x2,options)x=fminbnd(fun,x1,x2,options,P1,P2,...)[x,fval]=fminbnd(...)[x,fval,exitflag]=fminbnd(...)[x,

6、fval,exitflag,output]=fminbnd(...)描述:fminbnd求取固定区间内单变量函数的最小值。x=fminbnd(fun,x1,x2)返回区间{x1,x2}上fun参数描述的标量函数的最小值x。x=fminbnd(fun,x1,x2,options)用options参数指定的优化参数进行最小化。x=fminbnd(fun,x1,x2,options,P1,P2,...)提供另外的参数P1,P2等,传输给目标函数fun。如果没有设置options选项,则令options=[]。[x,fval]=fminbnd(

7、...)返回解x处目标函数的值。[x,fval,exitflag]=fminbnd(...)返回exitflag值描述fminbnd函数的退出条件。[x,fval,exitflag,output]=fminbnd(...)返回包含优化信息的结构输出。变量:函数的输入变量在表9-7中进行描述,输出变量在表9-8中描述。与fminbnd函数相关的细节内容包含在fun,options,exitflag和output等参数中,如表9-10所示。参数描述表参数描述fun需要最小化的目标函数。fun函数需要输入标量参数x,返回x处的目标函数标量值f

8、。可以将fun函数指定为命令行,如x=fminbnd(inline('sin(x*x)'),x0)同样,fun参数可以是一个包含函数名的字符串。对应的函数可以是M文件、内部函数或MEX文件。若fun='my

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