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基于 MATLAB 的非线性 MPC 优化算法(含代码)

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简介:
本作品介绍了一种基于MATLAB的非线性模型预测控制(MPC)优化算法,并附带相关代码。适用于工程和科研领域中复杂系统的实时优化控制问题。 模型预测控制(非线性MPC)的优化算法采用同时法和顺序法求解非线性问题:序列二次规划(SQP)、牛顿-拉格朗日方法用于收敛检查,使用线搜索最速下降作为顺序方法之一,而牛顿法则为另一种可能的顺序方法。

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  • MATLAB 线 MPC
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    本作品介绍了一种基于MATLAB的非线性模型预测控制(MPC)优化算法,并附带相关代码。适用于工程和科研领域中复杂系统的实时优化控制问题。 模型预测控制(非线性MPC)的优化算法采用同时法和顺序法求解非线性问题:序列二次规划(SQP)、牛顿-拉格朗日方法用于收敛检查,使用线搜索最速下降作为顺序方法之一,而牛顿法则为另一种可能的顺序方法。
  • 线MATLAB线编程实现
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    本书聚焦于运用MATLAB进行非线性优化问题求解,深入讲解了多种非线性规划算法及其在软件中的具体实现方法。 非线性优化算法:各种非线性编程算法的MATLAB实现。
  • MATLAB案例 - MATLAB 图论线最小二乘
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    本案例深入探讨了利用MATLAB进行图论中的非线性最小二乘问题求解,提供了详尽的代码示例和优化技巧,帮助读者掌握复杂算法的实际应用。 这是一个基于FactorGraph概念的用于非线性最小二乘法优化的MATLAB代码包。该代码组织了处理数据的因素、边缘和节点,并提供了核心框架以及数学运算功能。 **组织数据:** - 存储要处理的数据。 - 因素:包括图中的边和节点,定义变量及其相互关系。 - g2o_files:提供非线性最小二乘法的主要框架。 - 数学:包含各种数学操作函数,如so3_exp等。 - 辅助功能:辅助几何运算及其他帮助功能。 - 几何处理:对图中的几何结构进行特定的操作,例如三角剖分。 **文档与教程** 包括两份教程笔记: 1. 流形优化教程 2. 图优化教程 该代码包允许用户定义新的变量节点和边。为了扩展新节点或边缘类型,需要在以下函数中提供必要的信息: - 定义新节点时:GetNodeTypeDimension、SetNodeDefaultValue 和 update_state。 - 定义新边时:GetFactorX_format 和 GetEdgeTypeDimension。 **研究与使用示例** 当您要估算2DRGBD情况,请运行“Example_VictoriaPark.m”文件。对于3D视觉情况的估计,可以执行“Vision_Example_Small.m”。
  • 遗传线规划及遗传-MATLAB.zip
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    本资源提供了一种结合遗传算法与非线性规划技术的优化策略MATLAB实现代码。通过该代码,用户能够运用先进的遗传优化方法解决复杂工程问题。文件内含详细注释和示例数据以帮助理解及应用。 遗传算法(Genetic Algorithm, GA)与非线性规划(Nonlinear Programming, NLP)是优化领域常用的两种方法。遗传算法基于生物进化理论,通过模拟自然选择、遗传及突变等过程寻找问题的最优解;而非线性规划则是解决具有非线性目标函数和约束条件的优化问题的方法。 遗传算法的基本步骤包括:初始化种群、适应度评价、选择、交叉与变异。首先随机生成一个初始种群,每个个体代表可能的解决方案;然后根据适应度函数评估每个个体的质量,高适应度者更有可能被选中进行下一代繁殖;接着通过轮盘赌或锦标赛等策略实施选择操作,并利用单点交叉、双点交叉或均匀交叉等方式产生新的个体以保持多样性。变异则引入随机变化,防止过早收敛。 非线性规划是一种数学优化技术,旨在找到使目标函数达到最大值或最小值的决策变量值,在满足一组非线性的约束条件的前提下进行求解。它分为连续和离散两种类型:前者允许决策变量取连续值,后者则要求为整数或二进制形式。常用方法包括梯度法、牛顿法、拟牛顿法及内点法等。 在实际应用中,遗传算法与非线性规划结合使用时,通常利用前者的全局搜索能力来克服后者的局部最优解问题。具体实现上,可以先用遗传算法进行初步的全局搜索以探索可能的解空间,并将得到的结果作为非线性规划起始点进一步细化求解,从而提升解决方案的质量。 MATLAB是一款强大的数值计算环境,提供了包括`Global Optimization Toolbox`在内的多个工具箱支持遗传算法和非线性规划实现。例如,该工具包中的`ga`函数用于执行遗传算法操作;而解决带约束的非线性优化问题则可借助于`fmincon`等函数。 在MATLAB源码中通常会包含以下关键部分: 1. 初始化:定义种群大小、编码方式(如二进制或实数)、初始解生成规则。 2. 适应度计算:确定个体基于目标和约束条件的适应值。 3. 选择策略设计:实现轮盘赌或锦标赛等机制以促进进化过程中的适者生存原则。 4. 定义交叉与变异操作,确保种群多样性和进化活力。 5. 非线性规划求解部分通过调用相应的优化函数(如`fmincon`)对遗传算法结果进行细化处理。 6. 设定迭代循环直至达到预定的停止条件。 理解并分析这段MATLAB源码能够帮助我们更好地掌握遗传算法与非线性规划结合使用的方法,从而更有效地解决实际中的复杂优化问题。
  • Matlab遗传神经网络线拟合
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    本研究利用MATLAB平台,结合遗传算法与神经网络技术,旨在提升复杂数据集中的非线性模型拟合精度和效率。通过优化神经网络参数,提出了一种有效的方法来解决传统方法难以处理的问题,为工程应用提供了新的解决方案。 传统的BP神经网络在分类与拟合精度方面存在不足,主要原因是其初始化参数的随机性导致网络容易陷入局部最优解或无法有效拟合数据。本程序采用遗传算法来优化BP神经网络的初始参数设置,从而提高非线性和分类任务中的精确度。对于那些希望进行复杂的数据分析但难以建立数学模型的人来说,这种方法提供了一个有效的解决方案。
  • 线
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    《非线性最优化的计算方法》一书深入探讨了求解非线性规划问题的各种算法和技术,涵盖理论分析与实际应用案例。 《非线性最优化计算方法》是研究生课程的经典教材之一,由张光澄主编,并由高等教育出版社出版。该书作为权威教材,在相关领域内具有很高的参考价值。
  • MATLAB遗传线规划函数、文档及数据).rar
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    本资源提供了一套基于MATLAB实现遗传算法和非线性规划相结合的方法来解决复杂的函数优化问题,包含详细源代码、操作文档及实验数据。 资源内容包括基于Matlab遗传算法和非线性规划的函数寻优算法(完整源码+说明文档+数据)。 代码特点: - 参数化编程:参数可方便更改。 - 代码编程思路清晰,注释明细。 适用对象: 该资源适用于计算机、电子信息工程及数学等专业的大学生课程设计、期末大作业和毕业设计使用。 作者介绍: 某知名企业的资深算法工程师,拥有10年在Matlab、Python、C/C++、Java以及YOLO算法仿真领域的丰富经验。擅长领域包括但不限于:计算机视觉与目标检测模型开发;智能优化算法研究;神经网络预测技术应用;信号处理和元胞自动机模拟实验;图像处理及智能控制设计等,具备广泛的算法仿真实验能力。
  • MATLAB线预条件加速迭
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    本段代码实现了一种基于MATLAB的非线性预条件优化方法,旨在通过迭代算法加速解决复杂的非线性问题。 MATLAB加速迭代法代码非线性预处理项目旨在通过使用定点方法作为非线性预处理器(内部迭代)来改进简单的定点优化方法的收敛速度,例如用于规范张量分解的交替最小二乘(ALS)。目标是提高已知优化方法(用作外部迭代)的收敛性能。为此开发了多种外部迭代技术: - 轻量化内斯特罗夫的方法 - 非线性共轭梯度法 (NCG) - 非线性GMRES (NGMRES) - 安德森加速 这些方法可以被视为用于简单定点优化方法(如ALS)的非线性收敛加速器。同样,内部迭代算法(例如 ALS)也可以被视作外部迭代技术的一种前置条件。 该项目提供了一系列MATLAB代码实现的新版本LBFGS、Nesterov、NCG、NGMRES和Anderson优化方法,并且这些新方法可以与通用简单定点优化方法结合使用,如张量分解中的ALS。所开发的Matlab代码是对Poblano优化工具箱(适用于MATLAB)的一个扩展。 在实现过程中,该代码利用了MATLAB的TensorToolb库进行相关计算和操作。
  • Matlab线程序,涵盖精确与精确线搜索方
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    本简介介绍了一套使用Matlab编写的非线性优化算法程序包,内含多种精确和非精确线搜索技术,适用于解决各类复杂的优化问题。 梯度下降法用于非线性优化的主要算法包括:精确线搜索的0.618法和抛物线法、非精确线搜索的Armijo准则、最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、BFGS 算法、DFP 算法、Broyden 族方法以及信赖域方法。此外,还有用于求解非线性最小二乘问题的L-M算法和解决约束优化问题的方法。这些算法通常可以用Matlab程序实现,并且可以打包为一个包含上述所有算法的压缩文件(例如以.zip格式)。
  • 线扩散PM完整MATLAB
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    本资源提供了一种基于非线性扩散理论的图像处理方法——PM算法,并附带完整的MATLAB实现代码。适用于图像去噪、边缘保持等应用,便于科研与学习使用。 PM模型的代码易于理解,通过输入原始图像并多次迭代PM算法可以得到平滑后的图像。非线性扩散方法在图像处理中的应用日益广泛,因为它能显著增强和保护图像边缘,因此对其深入研究是非常必要的。