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最优化理论概述

优化技术用于找到一组设计参数,x= {x1x2、……xn,在某种程度上可以被定义为最优。在简单的情况下,这个过程可能是所依赖的某个系统特性的最小化或最大化x.更高级的表述是,目标函数fx),要最小化或最大化,可能会受到以下一种或多种形式的约束:

  • 等式约束,Gx) = 0 (= 1,…,e

  • 不等式约束,Gx)≤0 (e+ 1,…,

  • 参数范围,xlxu,在那里xlxxu,一些xl可以是-∞,还有一些xu可以∞

一般问题(GP)描述如下

最小值 x f x (1)

G x 0 1 ... e G x 0 e + 1 ... x l x x u

在哪里x向量的长度是多少n设计参数,fx)是目标函数(返回标量值)和向量函数Gx)返回一个长度的向量包含在处求值的等式和不等式约束的值x

有效、准确地解决这个问题不仅取决于问题的大小(约束和设计变量的数量),而且还取决于目标函数和约束的特征。当目标函数和约束条件都是设计变量的线性函数时,问题称为a线性规划问题。二次规划(QP)关注线性约束的二次目标函数的最小化或最大化。对于LP和QP问题,可靠的解决程序是现成的。比较难解决的是非线性规划(NP)问题,其中目标函数和约束条件可以是设计变量的非线性函数。NP问题的解决通常需要一个迭代过程来建立每个主要迭代的搜索方向。这种解决方法通常是通过求解LP、QP或无约束子问题来实现的。

所有的优化都是以实数进行的。然而,无约束最小二乘问题和方程求解可以用复解析函数来表述和解决。看到在最优化工具箱求解器中的复数