编写matlab二次规划函数,不用matlab自带库函数
时间: 2024-10-05 12:02:32 浏览: 26
在MATLAB中编写自定义的二次规划(Quadratic Programming,QP)函数通常涉及到优化问题求解,特别是当标准工具箱函数如`quadprog`不适合特定需求的时候。二次规划问题的一般形式是:
\[ \min f(x) = \frac{1}{2}x^TQx + c^Tx \]
\[ \text{s.t. } Ax \leq b, \; x \geq 0 \]
其中,\( Q \) 是半正定矩阵,\( A \) 和 \( b \) 分别是线性不等式约束的系数矩阵和右端点向量,\( c \) 是目标函数的线性项。
以下是创建一个基本的自定义函数的例子,它使用梯度下降法(Gradient Descent)来迭代求解:
```Matlab
function [x, fval] = my_qp(Q, c, A, b)
% 参数说明:
% Q: 矩阵,半正定对称矩阵
% c: 向量,目标函数的线性部分
% A: 线性不等式约束的系数矩阵
% b: 线性不等式的右端点向量
% 初始化
options = optimoptions('fminunc', 'Algorithm', 'quasi-newton');
tol = 1e-6;
maxiter = 1000;
x = zeros(size(c)); % 初始猜测
fval = inf; % 初始目标函数值
for iter = 1:maxiter
% 求梯度
grad = Q*x + c;
% 如果达到足够小的梯度或满足不等式,则停止
if norm(grad) < tol || all(A*x <= b)
break;
end
% 更新步长
stepsize = backtracking_line_search(Q, grad, -grad, x, tol);
% 更新变量
x = x - stepsize*grad;
end
% 计算最终的目标函数值
fval = 0.5 * x'*Q*x + c'*x;
% 返回结果
end
function alpha = backtracking_line_search(H, g, d, x, tol)
% 进行Armijo条件的线搜索
alpha = 1;
while true
trial_x = x - alpha*d;
if is_feasible(trial_x, A, b) && objective_value(trial_x, Q, c) <= objective_value(x, Q, c) + tol*alpha*g'*d
break;
end
alpha = alpha/2;
end
end
% 辅助函数,检查是否满足不等式约束和非负性
function feasible = is_feasible(x, A, b)
feasible = all(A*x <= b);
end
% 辅助函数,计算目标函数值
function f = objective_value(x, Q, c)
f = 0.5 * x'*Q*x + c'*x;
end
```
这个示例是一个简化版的算法,实际应用中可能会更复杂,涉及更多细节如线搜索、Hessian矩阵的处理以及更复杂的收敛判断。请注意,这只是一个基础框架,并不保证最优解决方案,对于大型或复杂的问题,可能需要借助商业优化软件包或数学软件的高级功能。
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