Global Optimization Toolbox

Definieren, Lösen und Bewerten von Optimierungsproblemen

Auf die Funktionen der Global Optimization Toolbox können Sie über die Befehlszeile und die Optimization-App in der Optimization Toolbox™ zugreifen. Über die Befehlszeile und die App können Sie Folgendes ausführen:

  • Solver auswählen und Optimierungsprobleme definieren
  • Optimierungsoptionen festlegen und genauer untersuchen
  • Optimierungsproblemlösungen ausführen und Zwischen- und Endergebnisse veranschaulichen
  • Genetic-Algorithmus-, simulierte Annealing- und Pattern Search-Ergebnisse mithilfe der Optimization Toolbox-Solver feinabstimmen
  • Optimierungsprobleme und -ergebnisse in den MATLAB®-Arbeitsplatz importieren und aus dem Arbeitsplatz exportieren
  • Speichern und Wiederverwenden der interaktiven Arbeit in der Optimization-App mittels MATLAB-Codeerzeugung

Sie können die Solver auch anpassen, indem Sie Ihre eigenen Algorithmusoptionen und Funktionen definieren. Auf den Multistart- und globalen Such-Solver kann nur über die Befehlszeile zugegriffen werden.

Visualization of Rastrigin's function that contains many local minima and one global minimum (0,0). The genetic algorithm helps you determine the best solution for functions with several local minima, while the Optimization app provides access to all key components for defining your problem, including the algorithm options.

Visualisierung der Rastrigin-Funktion (rechts) mit etlichen lokalen Minima und einem globalen Minimum (0,0). Mit dem Genetischen Algorithmus lässt sich die beste Lösung für Funktionen mit mehreren lokalen Minima ermitteln. Die Optimization-App (links) erlaubt den Zugriff auf alle wichtigen Komponenten für die Problemdefinition, darunter auch die Auswahl der Algorithmus-Optionen.

Die Toolbox bietet mehrere Funktionen zur Darstellung einer Optimierung. Mithilfe dieser Darstellungen können Sie den Optimierungsfortschritt in Echtzeit verfolgen und entscheiden, welche Solveroptionen zu ändern sind oder ob der Solver gestoppt werden soll. Die Toolbox verfügt über benutzerdefinierbare Darstellungsfunktionen für den Genetic-Algorithmus und Pattern Search-Algorithmen. Sie umfassen Zielfunktionswert, Bedingungsverletzung, Auswertungshistogramm, Genealogie, Netzgröße und Funktionsevaluierungen. Sie können mehrere Darstellungen gleichzeitig anzeigen, bestimmte Diagramme in einem neuen Fenster öffnen und näher untersuchen oder Ihre eigenen Darstellungsfunktionen hinzufügen.

Run-time visualizations generated while the function is being optimized using genetic algorithm plot functions selected in the Optimization app.

Laufzeit-Visualisierungen (rechts), die mit Plot-Funktionen während der Optimierung mithilfe des Genetischen Algorithmus erzeugt wurden, sowie Auswahl der Plot-Funktionen in der Optimization-App (links).

Mithilfe der Output-Funktion lassen sich Ergebnisse in Dateien schreiben, eigene Abbruchbedingungen erzeugen und eigene Apps zur Ausführung von Solvern der Toolbox schreiben. Aus der Optimization-App lassen sich Problem- und Algorithmen-Optionen in den MATLAB Workspace exportieren, Arbeiten abspeichern und später wiederverwenden, oder MATLAB-Code erzeugen, der den aktuellen Stand der Arbeit festhält.

MATLAB file of an optimization created using the automatic code generation feature in the Optimization app. You can export an optimization from the app as commented code that can be called from the command line and used to automate routines and preserve your work.

Dieses MATLAB-File zur Optimierung wurde mithilfe der Funktion zur automatischen Codegenerierung aus der Optimization-App erzeugt. Aus der App kann eine Optimierung als kommentierter Code exportiert werden, der sich von der Kommandozeile aus aufrufen lässt und zur Automatisierung von Routinen sowie zum Abspeichern von Arbeiten genutzt werden kann.

Während eine Optimierung ausgeführt wird, können Sie Optionen ändern, um die Lösung zu verfeinern und die Ergebnisse im Genetic-Algorithmus, multikriteriellen Genetic-Algorithmus, simulierten Annealing-Solver und Pattern Search-Solver zu aktualisieren. Sie können zum Beispiel Darstellungsoptionen, Ausgabeoptionen und die iterative Befehlszeilen-Anzeige während der Laufzeit aktivieren oder deaktivieren, um Zwischenergebnisse anzuzeigen und den Lösungsfortschritt abzufragen, wobei Sie den Solver nicht beenden und neu starten müssen. Sie können auch Stoppbedingungen ändern, um den Lösungsablauf abzustimmen oder die Anzahl der Iterationen, die basierend auf dem Laufzeit-Performance-Feedback zur Erreichung der gewünschten Toleranz erforderlich ist.

Weiter: Globale Suche und Multistart-Solver

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