在Matlab

时间:2015-12-24 20:13:45

标签: matlab optimization

我尝试在fmincon循环中使用while,以便在while条件不满足之前,必须执行fmincon。每次fmincon无法满足特定条件(例如x(N)-7.6==Tol)时,应更新(增加)非线性约束的数量Nfmincon怎么可能这样呢? 假设我最初有18个非线性等式(ceq(1) ... ceq(18))。当无法满足while条件时,下一次迭代时非线性等式的数量应增加到23(ceq(1) ... ceq(23))。

tnx为您的创新想法....让我们为您提供有关我想做的更多细节。我有一些非线性代数方程组,所以我需要使用NLP(非线性编程)求解器。除了我的成本函数是最小的时间问题。实际上,我的非线性约束方程是一些动态控制方程,它们在时间坐标上是离散的。 N是离散化的数量。基于拉格朗日优化技术,为了寻找最优解,应在系统中加入标量函数梯度(拉格朗日)。正如我在我的问题中提到的,我需要用初始N来测试我的问题,然后如果fmincon的Xoutput不能满足约束,则需要增加descritization的数量。它继续,直到fmincon的输出最佳答案足够接近我想要的答案。

3 个答案:

答案 0 :(得分:1)

将洋葱剥掉,在我看来,你的问题并没有解决你的真正问题,而且你会以某种错误的方式在数字上解决你的问题。如何以数字方式解决问题与解决问题的方法有很大关系,而不是手工编写方程式。最后看到我的进一步评论,我建议与同学,实验室的同学和/或教授交谈。

几条评论:

  1. 您的目标函数@(x) norm(myfoctest(x))始终返回0,因为myfoctest返回空数组[]作为其第一个参数,而在Matlab中,norm([])定义为0。

  2. 而不是minimize 0 subject to f(x)==0,您似乎打算来解决问题minimize norm(f(x)) subject to f(x)==0?在这种情况下,我不理解约束f(x)== 0的目的。为什么不minimize norm(f(x))

  3. 在您的函数中,myfoctest为什么{for循环中的Ceq(2*N)=x(5*N+12)-x(5*N+11)-x(4*N+2)?您将x(32)- x(31) - x(18)的值分配给Ceq(8)四次(即j = 1:4)。这是你想要的吗?此错误告诉我,您撰写myfoctest的方式可能存在其他错误。

  4. 其中一些约束是线性约束。将它们作为非线性约束输入将使fmincon的工作更加困难。

  5. 我不知道原来的问题,但是这个感觉对我来说,你正在以一种偶然的,笨拙的方式在数字上解决它。我只是看了一下代码时发现了几个错误,如果我真的理解了这个问题,我会担心还有更多错误。

  6. 您有5*N+13个变量和5*N+13非线性等式约束。你的可行集可能是一个单点!离题:许多优化算法都以可行点开始,并朝着可行的方向迈出了一步。如果可行集合是单点,那么就没有可行的方向......在你的问题中,整个游戏找到了一个可行的点(如果它存在的话)?!

  7. 我怀疑主要问题是你需要在Matlab中更新fmincon中非线性约束的数量。"

  8. 听起来有点像你已经计算出拉格朗日的一阶条件,你是否已将这些条件作为优化问题的约束?如果是这样,很可能不是你应该做的以数字方式解决。

  9. 一些建议......

    1. 我认为你需要退后一步:写下你要以干净的方式解决的问题,然后找出如何以有效的方式以数字方式解决问题。我的直觉反应是,到目前为止,这有点混乱。
    2. 进一步评论

      假设您有一些最小化问题(例如,最佳控制问题):

      minimize f(x) subject to g(x) <= 0.
      

      其中f和g以及凸,斯莱特条件成立,并且一阶条件是必要且充分条件以实现最小值。您可以通过数学方法解决这个问题,并获得一些先订单条件:

      dL/dx = 0
      

      您可能认为以数字方式解决此问题的方法是在数值上求解方程组dL / dx(来自FOC)。如果dL / dx是一个线性方程组,这可能是正确的,但总的来说,这通常是解决问题的难以解决的方法。相反,您希望将fg直接提供给优化算法。

      要记住的一般要点:

      • 求解线性方程组是有效且快速的。
      • 解决凸优化问题是有效且快速的。
      • 一般来说,求解一个非线性方程组或非凸优化系统可能是一个可怕的,可怕的问题。

答案 1 :(得分:0)

你有两个案例。首先,满足某些条件,其次,不满足。在每种情况下使while语句成立。在循环中添加标志变量,如果不满足条件,它将更改其值。例如,您可以输入类似的内容:

flag = (x(N)-7.6<Tol);

如果满足条件则返回1,否则返回0

mycon函数中添加flag作为输入变量:

function [c,ceq] = mycon(all_variables_you_had_before,flag)

然后,在mycon中添加逻辑块,如下所示:

if flag == 1
    ceq = [___]; %//put your 18 conditions here
else
    ceq = [___]; %//put your 23 conditions here
end

最后,不要忘记在主脚本的mycon(all_variables_you_had_before,flag)行中添加fmincon

x = fmincon(@myfun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,@(all_variables_you_had_before) mycon(all_variables_you_had_before,flag))

因此,如果满足条件,您的fmincon将像往常一样获得约束。但如果不满足条件,则约束会发生变化。希望有所帮助。

答案 2 :(得分:0)

function [x]=runnested(x0,N)
 r=ones(4,1);
N=length(r);
Tol=0.001;
for k=1:N
for i=1:N
x0=rand(5*N+13,1)
options = optimset('Largescale','off','algorithm','interior-point','Display','iter');
[x(i,:),fval,exitflag,output]=fmincon(@(x) norm(myfoctest(x)),x0,[],[],[],[],[],[],@myfoctest,options)
end
if x(N)-7.61<=Tol
  break;
else
  N=N+1;  
end
 end
 function [C,Ceq]=myfoctest(x,N,r)
 C=[];
 r=ones(4,1); 
N=length(r);
f=3.5e-6; %km/s^2
i1=10*(pi/180); 
Ts=110;    %sec   
V0=7.79;    %km/sec
a1=7.61;         %km/sec
b1=0.01*a1;
a2=20*(pi/180);  % rad      %10 deg
b2=0.01*a2;  %rad 
Omeg0=10*(pi/180);  %rad
Ceq=zeros(5*N+13,1);     
   for j=1:N-1
    Ceq(j)=x(3*N+1+j)-  x(3*N+j)-2*x(4*N+1+j)*Ts*f*sin(x(2*N+1+j))./(pi*sin(i1)*x(j)^2)
    Ceq(N)=x(5*N+10)-x(5*N+9)-x(3*N+2)   %x(5*N+10)-x(5*N+9)-x(4*N+7)
    Ceq(N+j)=x(4*N+1+j)-x(4*N+j)
    Ceq(2*N)=x(5*N+12)-x(5*N+11)-x(4*N+2)
    Ceq(2*N+1)=x(3*N+1)*Ts*f*sin(x(2*N+1))+2*x(4*N+1)*Ts*f*cos(x(2*N+1))/(pi*V0*sin(i1))
    Ceq(2*N+1+j)=x(3*N+1+j)*Ts*f*sin(x(2*N+1+j))+2*x(4*N+1+j)*Ts*f*cos(x(2*N+1+j))./(pi*x(j)*sin(i1))
    Ceq(3*N+1)=1-x(5*N+9)*b1-x(5*N+10)*b1-x(5*N+11)*b2-x(5*N+12)*b2-x(5*N+8)*N*Ts/100-x(5*N+13)
    Ceq(3*N+2)=-2*x(5*N+8)*x(5*N+2)
    Ceq(3*N+3)=-2*x(5*N+9)*x(5*N+3)
    Ceq(3*N+4)=-2*x(5*N+10)*x(5*N+4)
    Ceq(3*N+5)=-2*x(5*N+11)*x(5*N+5)
    Ceq(3*N+6)=-2*x(5*N+12)*x(5*N+6)
    Ceq(3*N+7)=2*x(5*N+13)*cos(x(5*N+7))*sin(x(5*N+7))
    Ceq(3*N+8)=V0-x(1)-Ts*f*cos(x(2*N+1))
    Ceq(3*N+8+j)=x(j)-x(j+1)-Ts*f*cos(x(2*N+1+j))
    Ceq(4*N+8)=Omeg0-x(N+1)+2*Ts*f*sin(x(2*N+1))/(pi*V0*sin(i1))
    Ceq(4*N+8+j)=Omeg0-x(j+1)+2*Ts*f*sin(x(2*N+1+j))./(pi*x(j)*sin(i1))
    Ceq(5*N+8)=-x(5*N+2)^2-N*Ts/100-N*Ts*x(3*N+1)/100
    Ceq(5*N+9)=-x(5*N+3)^2-x(N)+a1+b1-b1*x(3*N+1)+7.61/100
    Ceq(5*N+10)=-x(5*N+4)^2+x(N)+a1+b1-b1*x(3*N+1)-7.61/100
    Ceq(5*N+11)=-x(5*N+5)^2-x(2*N)+a2+b2-b2*x(3*N+1)+0.35/100
    Ceq(5*N+12)=-x(5*N+6)^2+x(2*N)+a2+b2-b2*x(3*N+1)-0.35/100
    Ceq(5*N+13)=-(sin(x(5*N+7)))^2-x(5*N+1)
   end
  end
 end