如何在CVXPY中指定非线性约束?

时间:2020-04-10 18:03:24

标签: python matlab optimization nonlinear-optimization cvxpy

我是CVXPY软件包的新手,正在尝试将使用具有非线性约束的fmincon(x)的传统Matlab优化代码移植到CVXPY。这样,我继续获得各种错误异常。当我使用cp.Variable()和cp.Parameter()的各种组合时。

因此,我对我做错的事情不知所措,因此我希望有人可以为我提供有关如何实现目标的建议。

最后,请注意,我没有设计或实现原始的Matlab代码,而是继承了代码库,并被要求将其转换为Python。下面是MATLAB代码和相应的CVXPY代码:

Matlab代码段:

  % Third: define the nonlinear constraint function:
    function [cin, ceq] = nonlcon(x)
        cin = -1;
        ceq = x'*H*x - sd.^2;   % where H and sd are global.
    end

...

[O(4:k+3, i), fval, O(k+4, i)] = ...
     fmincon(@objfun, O(4:k+3, i-1), ABar, uBar, PHI, Nu, cBar, bBar, @nonlcon, options);

CVXPY代码段:

def nonlcon(x, H, sd):
    # Algorithmic definition of the nonlinear constraint function
    cin = -1.
    ceq = (x.T @ H @ x) - sd**2   # where H and sd are global.

    out_params = (cin, ceq)

    return(out_params)

...

if callable(nonlcon):
    if len(nonlcon_args) == 2:
        (H, sd) = nonlcon_args
        cin = lambda x: np.negative(nonlcon(x, H, sd)[0])
        ceq = lambda x: nonlcon(x, H, sd)[1]
    else:
        cin = lambda x: np.negative(nonlcon(x)[0])
        ceq = lambda x: nonlcon(x)[1]

...

  if callable(nonlcon):
        c_in = cp.Variable()
        c_in.value = np.array(cin(x_hat))

        c_eq = cp.Variable()
        c_eq.value = np.array(ceq(x_hat))

        constraints += [c_in <= 0,
                                c_eq == 0]

    prob = cp.Problem(cp.Minimize(obj_f(x_hat)),
                                   constraints)

最新的CVXPY错误消息:

TypeError:abs()的操作数类型错误:“ AddExpression”

指定非线性约束的各种实现组合的结果以及产生的错误消息:

观察到的CVXPY非线性约束误差:

使用实现:

 c_in = cp.Parameter()
 c_in.value = cin(x_hat)

 c_eq = cp.Variable((1,))
 c_eq.value = ceq(x_hat)

TypeError:不是常量值的有效类型。

使用实现:

 c_in = cp.Variable((1,))
 c_in.value = cin(x_hat)

 c_eq = cp.Variable((1,))
 c_eq.value = ceq(x_hat)

ValueError:变量值的尺寸()无效。

使用实现:

 c_in = cp.Parameter()
 c_in.value = cin(x_hat)

 c_eq = cp.Parameter()
 c_eq.value = ceq(x_hat)

TypeError:不是常量值的有效类型。

使用实现:

 c_in = cp.Parameter()
 c_in.value = cin(x_hat)

 c_eq = cp.Variable()
 c_eq.value = ceq(x_hat)

TypeError:不是常量值的有效类型。

使用实现:

 c_in = cp.Variable()
 c_in.value = cin(x_hat)

 c_eq = cp.Variable()
 c_eq.value = ceq(x_hat)

TypeError:不是常量值的有效类型。

使用实现:

 c_in = cp.Variable()
 c_in.value = np.array(cin(x_hat))

 c_eq = cp.Variable()
 c_eq.value = np.array(ceq(x_hat))

TypeError:abs()的操作数类型错误:“ AddExpression”

使用实现:

c_in = cp.Parameter()
c_in.value = cin(x_hat)

# c_eq = cp.Variable()
# c_eq.value = ceq(x_hat)

constraints += [c_in <= 0,
                ceq(x_hat) == 0]

DCPError:问题不遵循DCP规则。特别: 以下约束不是DCP:

使用实现:

# c_in = cp.Parameter()
# c_in.value = cin(x_hat)

# c_eq = cp.Variable()
# c_eq.value = ceq(x_hat)

constraints += [cin(x_hat) <= 0,
                ceq(x_hat) == 0]

AttributeError:'numpy.bool_'对象没有属性'variables'

真的希望有人可以向我解释我做错了什么。

预先感谢...

克里斯

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