精通MATLAB最优化计算

第1篇 MATLAB入门篇第1章 MATLAB概述21．1 MATLAB的产生与发展21．2 MATLAB的优势与特点31．3 MATLAB系统的构成41．4 MATLAB桌面操作环境51．4．1 MATLAB启动和退出51．4．2 MATLAB主菜单及功能71．4．3 MATLAB命令窗口91．4．4 MATLAB工作空间111．4．5 M文件编辑/调试器141．4．6 图形窗口151．4．7 MATLAB文件管理161．4．8 MATLAB帮助使用171．5 MATLAB的工具箱171．6 小结18第2章 MATLAB计算基础192．1 MATLAB数值类型192．2 关系运算和逻辑运算212．3 矩阵及其运算222．3．1 矩阵的创建222．3．2 矩阵的运算232．4 复数及其运算252．4．1 复数的表示252．4．2 复数的绘图262．4．3 复数的操作函数272．5 符号运算282．5．1 符号运算概述282．5．2 常用的符号运算302．6 小结32第3章 MATLAB绘图基础333．1 MATLAB绘图的基本步骤333．2 在工作空间直接绘图343．3 利用绘图函数绘图353．3．1 二维图形353．3．2 三维图形363．4 图形的修饰403．5 小结42第4章 MATLAB编程基础434．1 MATLAB编程概述434．2 MATLAB编程原则444．3 M文件454．4 MATLAB程序流程控制474．5 MATLAB的函数及调用504．5．1 函数类型504．5．2 函数参数传递534．6 函数句柄574．7 MATLAB程序调试594．7．1 常见程序错误594．7．2 调试方法614．7．3 调试工具624．7．4 M文件分析工具654．8 MATLAB编程技巧684．8．1 嵌套计算684．8．2 循环计算704．8．3 使用例外处理机制704．8．4 使用全局变量724．8．5 通过varargin传递参数744．9 小结75第2篇 优化计算基础篇第5章 MATLAB优化工具箱785．1 工具箱概述785．1．1 工具箱的功能785．1．2 工具箱的特色785．1．3 工具箱的结构795．2 工具箱函数795．3 GUI优化工具825．3．1 GUI优化工具的启动825．3．2 GUI优化工具的界面835．3．3 GUI优化工具使用步骤845．3．4 GUI优化工具应用实例855．4 小结92第6章 约束一维极值问题936．1 进退法936．2 黄金分割法966．3 斐波那契法986．4 牛顿法1026．4．1 基本牛顿法1026．4．2 全局牛顿法1046．5 割线法1076．6 抛物线法1096．7 三次插值法1126．8 可接受搜索法1146．8．1 Goldstein法1146．8．2 Wolfe-Powell法1176．9 MATLAB工具箱应用实例1196．9．1 应用fminbnd函数1196．9．2 应用fminsearch函数1256．9．3 应用改进的fminbnd函数1256．9．4 应用maple函数1276．10 小结129第7章 约束多维极值问题1307．1 直接法1307．1．1 模式搜索法1307．1．2 Rosenbrock法1347．1．3 单纯形搜索法1377．1．4 Powell法1417．2 使用导数计算的间接法1447．2．1 最速下降法1457．2．2 共轭梯度法1467．2．3 牛顿法1497．2．4 修正牛顿法1507．2．5 拟牛顿法1527．2．6 信赖域法1587．2．7 显式最速下降法1607．3 MATLAB工具箱应用实例1627．3．1 应用fminsearch函数1627．3．2 应用fminunc函数1687．3．3 应用fminimax函数1707．4 小结174第8章 约束优化问题1758．1 Rosen梯度投影法1758．2 罚函数法1798．2．1 外点罚函数法1798．2．2 内点罚函数法1868．2．3 混合罚函数法1888．2．4 乘子法1938．3 坐标轮换法1968．4 复合形法2008．5 MATLAB工具箱应用实例2048．6 小结205第9章 非线性最小二乘优化问题2079．1 G-N法2079．2 修正G-N法2109．3 L-M法2129．4 MATLAB工具箱应用实例2169．5 小结217第10章 线性规划21810．1 单纯形法21810．2 修正单纯形法22510．3 大M法22910．4 变量有界单纯形法23110．5 MATLAB工具箱应用实例23310．6 小结236第11章 整数规划23711．1 割平面法23711．2 分支定界法24311．3 0-1规划24911．4 MATLAB工具箱应用实例25211．5 小结253第12章 二次规划25412．1 拉格朗日法25412．2 起作用集算法25612．3 路径跟踪法26012．4 MATLAB工具箱应用实例26312．5 小结267第3篇 优化计算高级篇第13章 粒子群优化算法27013．1 粒子群算法概述27013．2 基本粒子群算法27113．3 带压缩因子的粒子群算法27513．4 权重改进的粒子群算法27913．4．1 线性递减权重法27913．4．2 自适应权重法28313．4．3 随机权重法28613．5 变学习因子的粒子群算法28813．5．1 同步变化的学习因子28813．5．2 异步变化的学习因子29113．6 二阶粒子群算法29413．7 二阶振荡粒子群算法29613．8 混沌粒子群算法29913．9 混合粒子群算法30313．9．1 基于自然选择的算法30313．9．2 基于杂交的算法30613．9．3 基于模拟退火的算法30913．10 小结312第14章 遗传算法31314．1 遗传算法概述31314．2 基本遗传算法31414．3 顺序选择遗传算法31814．4 适值函数标定的遗传算法32214．5 大变异遗传算法32614．6 自适应遗传算法33014．7 双切点交叉遗传算法33314．8 多变异位自适应遗传算法33714．9 MATLAB工具箱应用实例34114．10 小结344第4篇 综合应用实战篇第15章 工程最优化实战34615．1 线性规划实战34615．1．1 生产任务分配问题34615．1．2 运输问题34915．1．3 生产运输问题35315．1．4 资源利用问题35915．2 整数规划实战36015．2．1 下料问题36015．2．2 配套问题36215．2．3 有限选址问题36415．2．4 生产组织与计划问题36515．3 约束优化实战36615．3．1 选址问题36615．3．2 销售利润问题36815．3．3 库存问题36915．4 约束优化实战37115．4．1 最大体积问题37115．4．2 资源分配问题37215．4．3 和三角形有关的极值问题37315．4．4 点到曲线的距离37415．4．5 曲线到曲线的距离37815．5 小结380第16章 经济金融最优化实战38116．1 最大利润问题38116．1．1 不考虑销售影响38116．1．2 考虑销售影响38216．2 最优消费问题38416．3 最优投资分配问题38516．4 最优资金使用问题38716．5 最优产量问题38816．5．1 古诺竞争模型38816．5．2 斯塔克尔伯格竞争模型38916．6 最优投资组合问题39016．6．1 标准均值-方差组合39116．6．2 有上界的均值-方差组合39216．6．3 有交易成本的均值-方差组合393 16．6．4 自融资均值-方差投资组合39416．7 小结395附录A MATLAB优化工具箱函数注释396附录B 本书所编写的优化算法程序索引398参考文献401

本书的主要内容是应用MATLAB来解决最优化问题，通过将“最优化问题”、“MATLAB优化工具箱”和“MATLAB编程”这三方面有机结合进行讲述，即一方面是使用工具箱来快速解决最优化问题，另一方面是通过算法编程深入解决最优化问题实用性非常强，优化的方法也非常丰富，包括约束极值求解、约束优化、非线性最小二乘优化、线性规划、整数规划、二次规划、粒子群优化算法和遗传算法。本书侧重于最优化算法的MATLAB实现，同时精选了大量的最优化问题实例，通过实例的分析与求解，切实教会读者掌握MATLAB在最优化问题方面的应用。【作者简介】04/2004～10/2006北京科技大学自动控制研究所独自完成鞍钢2150 FTC、CTC实时仿真器的设计与开发，包括系统设计方案的选择、硬件的配置与软件的编制及优化、系统集成。04/2003～04/2004北京科技大学自动控制研究所独自完成鞍钢2150AGC实时仿真器的设计与开发，包括系统设计方案的选择、硬件的配置与软件的编制及优化、系统集成。12/2001～05/2002武汉钢铁集团公司参加“武钢1700热连轧卷取温度控制系统建模”课题，针对卷取工艺阶段的温降过程建立综合的温降模型，现场采集数据，并用MATLAB语言对该模型进行了仿真。