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电子图书
| 电子图书名: |
MATLAB6.5辅助优化计算与设计 |
| 编者: |
飞思科技产品研发中心 |
| 内容简介: |
给做优化的同志用
本书是基于MATLAB 6.5的优化工具箱v2.2 (Optimization Toolbox)编写的。书中全面系统地介绍了优化方法的基础理论和优化工具箱v2.2函数的功能、语法和工程实际应用。全书侧重于优化工具箱在工程中的具体应用,通过具体的分析和详细的实例,读者不仅对MATLAB优化工具箱函数的强大功能有一个深刻了解,更能学会正确运用优化工具箱函数快速解决实际问题,从而提高分析问题和解决问题的能力。
本书具有内容全面新颖、针对性强、理论与实际紧密结合等特点,可以作为最优化方法、决策分析等学科的参考书,也可为从事优化决策领域研究的广大研究人员提供较大的帮助。 |
| 所属专业方向: |
软件 |
| 出版社: |
飞思科技产品研发中心 |
| 来源: |
不明 |
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第1章 概述 1
& o& g- x" R0 q7 j1 J. w1.1 引言 1
; z% C7 e& Q% D/ @6 X$ \; a4 A1.2 MATLAB 6.5语言简介 2# N" J+ M4 p( _* l
1.2.1 MATLAB的产生背景及主要产品 2# j1 b' q& U/ N; u6 d$ S R
1.2.2 MATLAB语言的特点 4
# R2 G$ ~" q0 w2 d5 I" H; j1.2.3 MATLAB 6.5的新特点 56 ?* a w7 d& s: r- g) [
1.3 MATLAB 6.5优化工具箱的特点 68 ~; O% }* |9 d. k" [3 _6 x
1.4 MATLAB 6.5优化工具箱工程应用简介 7) F# B4 a& o1 O" q' D+ X
1.4.1 优化工具箱的工程应用功能 7
( p5 B" x/ Y6 W. i( z1.4.2 优化工具箱的工程应用步骤 8
, O5 w5 Q, `! {+ a# H* i$ j7 ?1.5 优化问题的工程背景 8) j0 B8 \6 O7 G5 a1 D
1.5.1 线性规划 8+ w* h7 [, J# f7 [4 [' j3 a+ T1 v
1.5.2 整数规划 9* e3 t# n6 w$ D `+ f* x
1.5.3 多目标优化决策 9& r/ f' d# G- A. t: R3 P7 l
1.5.4 动态规划 108 [8 g% H2 n" Y, N3 E
第2章 优化理论基础及其优化工具箱函数选用 11: a+ j( p! @: _1 O" ~6 r* I1 \
2.1 概述 11
2 C& I8 z2 ~- b O& i& @$ Z2.1.1 最优化问题的基本概念 11& _. O" }9 S {! S
2.1.2 最优化问题分类 12
$ v* Y: W @) J5 L$ p2 Z; Z2.1.3 大规模系统优化问题 124 B! k" x7 V. ]% O6 v) U3 f( l, J/ V
2.2 线性规划及其优化工具箱函数选用 13& Q2 k$ V) y1 Q' Q, U" l
2.2.1 基本理论 139 q* g- `) e" |) h) d Y
2.2.2 优化工具箱函数选用 155 r+ A& B* R% a/ |+ d0 G+ v
2.2.3 工程应用举例 163 B! P- b- }2 _& _
2.3 无约束非线性规划 170 P3 W# ^: E3 s9 s
2.3.1 基本理论 17' S [7 }2 K$ R; \
2.3.2 优化工具箱函数的选用 28
% _2 i6 k9 k: c+ k, E2.3.3 工程应用举例 29
( ^, {% N) }/ \: {8 M, a* F+ z2.4 约束最优化及其优化工具箱函数选用 30 I+ S1 _5 O O {0 E. y/ K
2.4.1 基本理论 30
/ ?7 h. P9 h' V$ O" _2.4.2 优化工具箱函数的选用 38$ v" L' e+ J( D' a" r5 X
2.4.3 工程应用举例 41
& H% v* W4 l3 \5 F% v% s, ~2.5 多目标规划及其优化工具箱函数选用 47
. }- B8 W4 ~: \! n2.5.1 基本理论 47; O$ f; I9 h# ~' P6 b; j
2.5.2 优化工具箱函数的选用 49
8 V G2 j9 L* Y7 n4 T- m2.5.3 工程应用举例 50
9 `% r! W7 x' x2.6 大规模优化问题 51 ^" q# A( c, T$ y7 m/ t/ I
2.6.1 稀疏的离散牛顿法 52
/ c1 M! K# ^" ?5 B1 B2.6.2 矩阵Cholesky分解和拟牛顿方程求解 52
5 F0 @ x+ J$ w7 D4 K2 a o+ o2.7 最小二乘优化及其优化工具箱函数选用 53
8 r. {7 ?; s* e; R: m2.7.1 基本理论 53! Q0 a! [4 ~8 u# y2 b
2.7.2 优化工具箱函数的选用 54 j* D( L% k- }) w3 v9 p( u
2.7.3 工程应用举例 56
8 C1 P8 S- q* [3 U2.8 其他函数的工程应用 60
3 \& f, K' q& P! K+ q. R2.8.1 方程求解函数 60
: M3 _) G$ S7 v9 D! B! I* r3 J2.8.2 optimget函数 62$ H: w9 U; o8 f! J2 a
2.8.3 optimset函数 633 s3 I3 O/ ]( J9 \9 `1 V/ o$ O
2.9 综合范例演示 64; d, h/ C7 }& q7 K5 U+ ~, f
2.9.1 求解“香蕉”(Banana)函数的最小值 64) U! w9 z+ S& ?3 O8 T
2.9.2 不稳定系统的求解 72
! Q0 f; u% c! J6 T1 N2.9.3 曲线拟合问题 74' |- [+ i( V S% \) f
2.10 优化工具箱函数使用的常见问题及对策 778 s( d8 u) q: L' C# d
第3章 工程优化算法及其MATLAB实现(一)——标准算法 79
* t3 V/ e* ^3 p4 J( F! K8 ]; G2 o3.1 引言 792 U3 y9 @! R$ I' c
3.2 无约束优化算法及实现 80
, s7 [) {" v: Z3 q3.2.1 拟牛顿(Quasi-Newton)方法 80( P v1 L5 C. p/ X2 X7 a! x$ w
3.2.2 线性搜索方法 836 R$ O, X/ u+ w
3.2.3 范例分析 84; k5 S. |' _0 P, d
3.3 约束优化算法及实现 85
4 W* F/ Z: \- Q6 {9 ^( S- p7 `3.3.1 可行方向法 86
8 Y/ n+ n6 t% W9 e9 i, Q+ X' z3.3.2 惩罚函数法 86
8 p0 j# g# u8 F3.3.3 二次规划(QP)算法及实现 87
. ^3 g: o* A1 Z3.3.4 范例分析 91
) V4 `+ t3 V# w3 k2 b5 U3.4 最小二乘优化算法及实现 1091 I2 k0 g% ~' L |. P
3.4.1 Gauss-Newton方法 111" s7 Y. \+ |/ v$ S7 ~ ^
3.4.2 Levenberg-Marquardt方法 111
! X0 s& y' X: E! L/ Y" C7 S# d3.4.3 范例分析 113+ M+ c; d5 L$ A3 B( X
3.5 多目标优化算法及实现 114( s9 ]1 w6 c" f8 p: T
3.5.1 多目标优化算法介绍 115
/ o; k0 C/ M$ C+ I5 ~8 L$ D" A) M3.5.2 目标逼近方法 115
( ]( T3 _: r. V( B- \5 B3.5.3 目标逼近方法的改进 1160 c% @ G K" H) a
3.5.4 范例分析 117
6 ]: m6 F2 X& P第4章 工程优化算法及其MATLAB实现(二)——大规模算法 1230 e; l* X$ G9 T& Y, t: N7 [# f
4.1 工程优化算法基本原理 1254 N0 \* R5 }2 e: W* y2 V% _4 A1 J' y
4.1.1 信赖域法 125
. @8 z' ^1 B3 C0 |5 X4.1.2 预处理共轭梯度法(PCG法) 125, Q. W# A6 H+ _- R1 e, r- W% B
4.1.3 线性约束问题 126; n) s5 S' D9 W- O9 @/ a% S
4.2 非线性等式求解算法及实现 1288 i# R4 \8 U7 j/ p
4.2.1 非线性等式求解算法简介 128, r5 U/ G+ x0 n& V: C2 M/ K
4.2.2 范例分析 128
A* Y1 W( j( K3 g+ O- v& C4.3 非线性最小二乘问题 132
3 E. d k: v1 o4.3.1 非线性最小二乘问题简介 132) H* o' }9 ^; f% E# n' T
4.3.2 范例分析 132
, |7 |. w5 c% k* a; m4.4 非线性最小化问题 133* a% I! z) H# S
4.4.1 非线性最小化问题简介 1331 ^/ b# K2 h6 n P. ?, K
4.4.2 范例分析 134( v; P; j$ x7 k i
4.5 二次规划问题 145& f% W' u; D- d, k0 {) L3 D; `
4.5.1 二次规划问题简介 145+ ?9 ^6 O2 X, o" C" U! i
4.5.2 范例分析 1455 B d! ~% e% a' N. m0 F4 P
4.6 线性最小二乘问题 148# j% n6 n$ L7 |2 \7 t0 n9 W
4.6.1 线性最小二乘问题简介 148
# I4 b- K% Q C" x. L3 A! F3 @! y4.6.2 范例分析 149
4 m1 M! g3 D" A2 j, d( j/ x4.7 大规模线性优化问题 150
4 k. T! V8 R6 S$ T$ w4.7.1 大规模线性优化问题简介 1505 G3 H% S# {9 `
4.7.2 范例分析 152" Q! t+ R' c) t; _" B* P6 f1 z
第5章 工程优化算法及其MATLAB实现(三)——遗传算法 1555 ]6 y7 I D! }4 O
5.1 引言 155
1 X6 H* `" a( _4 R6 Q( Q. d5.2 遗传算法简介 156' F( R5 o1 a# r" R& N
5.2.1 遗传算法的基本步骤 1563 q/ m, ?5 |* @# C
5.2.2 遗传算法的特点 157
9 A, K* v, U! N5.2.3 遗传算法在工程优化中的应用 1574 h0 j% F: r5 U: G2 u5 l6 g- N
5.3 遗传算法的MATLAB实现 158
( p+ S! @2 B$ ^/ }3 U5.4 范例分析 166
: X2 q% o" g/ z! O5.4.1 一维变量优化问题 166
* i( g; C/ l' ^ v. n5.4.2 多维变量优化问题 170- d. f* C* r) F3 Q0 N8 n# G- ]6 E
5.5 遗传优化算法的工程应用 173! k0 p* C* z; `! C7 y! ~9 Y
5.5.1 遗传算法在无约束优化中的应用 173( t4 x1 _" g* ^7 [% b1 c5 q: w5 F
5.5.2 遗传算法在非线性规划中的应用 177/ E; o0 x. a2 J* d% ^
5.5.3 遗传算法在可靠性优化中的应用 1816 Z8 C* y9 {8 ~' L
5.5.4 遗传算法在车间布局优化中的应用 1851 M5 P4 r. n2 w* `3 S- u1 ~4 @
5.5.5 遗传算法在参数优化中的应用 191$ @4 p6 N0 ^2 c* ~5 z: Q+ G
5.5.6 遗传算法在动态系统最优控制中的应用 1988 C+ b4 y9 U4 [
第6章 优化工具箱的工程应用实例 219
# G2 M/ I4 B/ y$ A7 [( O+ \6.1 引言 219
8 j4 ^) w% t7 `5 E6.2 优化工具箱在生产计划规划中的应用 219/ i( J: K+ q) h& r9 L5 i" w
6.2.1 农业生产计划的优化安排 220
$ q, X6 }( r% a$ n1 Y& B6.2.2 工厂生产的优化调度 223
$ Q: r# V% ]8 u/ l! s6.3 优化工具箱在配料中的应用 227
* g4 b, r6 U8 M: ^6 p6.4 优化工具箱在投资领域中的应用 2308 }. L$ d! V! ]1 W' n
6.4.1 资金最优使用方案 2300 s" ^6 ~/ d) i. w u! L( }$ B
6.4.2 资金投资优化组合决策 2335 r4 t& h* V: ~8 \+ E
6.5 优化工具箱在优化设计中的应用 238, c6 ~4 \7 |- D* R
6.6 优化工具箱在信号处理中的应用 244
# t& |5 n* D/ ~9 d1 R/ V, `6.7 优化工具箱在生物代谢分析中的应用 2472 v1 u4 b* a& f# j4 L% W
6.7.1 生物代谢网络优化 247( l! V( o, j5 I2 h
6.7.2 确定微生物反应代谢途径 251
& f' L' U. X {3 G% Q* s6.8 优化工具箱在大规模规划中的应用 255
7 ]# Y1 \0 z3 T* h# _6.8.1 分子构造问题 255' l+ ^3 z" V5 D2 H% g
6.8.2 马戏团帐篷曲面形成问题 259) E4 [/ {# X4 o. E# G
附录A MATLAB命令和函数参考 263
1 M7 J2 x9 e! B. H( j2 hA.1 常用命令参考 2632 Q! L! j( X% V# `% v& z
A.2 常用函数参考 266
8 w7 |: d7 @* UA.3 工具箱函数参考 279# h! u- e; f8 Q$ g
附录B MATLAB 6.5的新特性 3037 k! q% a- u" C1 }( T9 c( v6 y
B.1 Simulink 5.0的新特性 303: G& U% j/ G/ h2 a
B.2 MathWorks Release 13新产品 3038 f* T5 p& c5 H& n! N
附录C MATLAB 6.5安装问题指南 3070 g/ v& z# U" L5 E8 i
C.1 MATLAB 6.5为什么安装后不能启动 3070 h1 m5 g+ w# A1 A& O6 C* O) _
C.2 安装时更新Java虚拟机的问题 309
4 j2 o4 g5 ~4 ZC.3 PDF文档的获取 309
6 o5 _# X# H8 D" t0 T& u附录D 遗传算法中的部分函数代码 311
# k0 M! L3 Q/ X! y5 ]参考文献 321 |
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