基于matlab分布式编程模型的机械优化设计算法实验指导书

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1、基于MATLAB分布式编程模型的机械优化设计算法实验指导书一、实验所需基础知识MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Java)的编辑模式。本指导书重点阐述在MATLAB的编程环境下，如何运用优化工具箱(OptimizationToolbox)、分布式计算服务(MATLABDistributedComputingServer，简称MDCE)和并行计算工具箱(ParallelCo

2、mputingToolbox)实现机械优化设计的算法，有关MATLAB操作环境和编程语言的详细基础知识请参考帮助文件或其它相关资料。1．MATLAB语言编程简介MATLAB开发环境除了提供命令窗口（CommandWindow），实现人机交互式操作外，还提供编辑器（Editor），用户可以编制自己的程序文件。用MATLAB语言编写的可以在MATLAB环境中运行的程序称为M文件，M文件用扩展名.m结尾，可在命令行中执行，也可被其它程序调用。M文件分为两种：命令文件和函数文件，它们有各自的特点。1.1函数文件函数接收输入参数，返回输出参数。函数文件与程序文件类似也是以“.m”为

3、扩展名的文本文件，而程序文件与函数文件的主要区别在于，函数允许通过数值进行参数传递，而且函数使用局部变量而不是全局变量操作。另外函数文件的第一行必须包括“function”这个关键字。函数文件的文件名必须和函数定义的函数名称相同。MATLAB的函数M文件通常由以下几个部分组成：l函数定义行函数M文件的第一行用关键字“function”把M文件定义为一个函数，并指定它的名字，并且与文件名必须相同，同时定义了函数的输入和输入参数。输入参数的定义用小括号()，如果有多个输入参数则用逗号分隔；输出参数的定义用中括号[]，如果有多个输出参数则用逗号分隔。lH1行所谓H1行指帮助文本

4、的第一行，它紧跟在定义行之后并以“%”符号开头，用于概括说明函数名和函数的功能。l函数帮助文本帮助文本指位于H1行之后函数体之前的说明文本，同样以“%”符号开头，一般用来比较详细地介绍函数的功能和用法。在命令窗口用help命令时将显示函数的H1行和所有帮助文本。当然，帮助文本是可选项，不是必选项。l函数体是函数的主体部分，包括进行运行和赋值操作的所有MATLAB程序代码，其中可以有流程控制、输入输出、计算、赋值、注释以及函数调用等操作。l注释除了函数开始独立的帮助文本外，还可以在函数体中添加对语句的注释。注释必须以“%”符号开头，MATLAB在编译执行M文件时把每一行中“

5、%”后面的全部内容作为注释不进行编译。例1.1：黄金分割法求一维问题最优解算法函数minHJ.mfunction[x,minf]=minHJ(f,a,b,isDisplay,eps)%一维黄金分割法%f:目标函数的符号表达式%a:区间左端%b:区间右端%isDisplay:是否显示求解结果%eps:收敛精度ifnargin<=3isDisplay=false;endformatlong;ifnargin<=4eps=1.0e-6;endl=a+0.382*(b-a);u=a+0.618*(b-a);k=1;tol=b-a;whiletol>eps&&k<100fl=sub

6、s(f,findsym(f),l);fu=subs(f,findsym(f),u);iffl>fua=l;l=u;u=a+0.618*(b-a);elseb=u;u=l;l=a+0.382*(b-a);endk=k+1;tol=abs(b-a);endifk==100000disp('找不到最小值！');x=NaN;minf=NaN;return;endx=(a+b)/2;minf=subs(f,findsym(f),x);ifisDisplaydisp'----------黄金分割法求解结果----------';fprintf('迭代次数k=%6d',k);fpr

7、intf('最优点x*=%6.2f',x);fprintf('最优值f(x*)=%6.2f',minf);endformatshort;1.2命令文件命令文件没有输入参数也没有输出参数，只是一些MATLAB命令和函数的组合。命令文件可以操作工作空间的变量，也可以生成新的变量，但是当命令文件执行结束后新变量将保存在工作空间中，不会被自动清除。例1.2：调用黄金分割法求解一维函数的最优解minHJ_test.mclc;symst;f=t^3-3*t+2;[x,minf]=minHJ(f,-3,5,true);在编辑器界面按