CasADi 3.4.4 用户指南:符号计算与优化工具
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更新于2024-07-05
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CasADi是一款强大的数值优化工具,专用于符号代数、优化计算和自动微分,特别适合于构建高效的数学程序。该文档是CasADi v3.4.4的用户手册,由Joel Andersson、Joris Gillis和Moritz Diehl编写,发布日期为2018年5月19日。以下是文档的主要章节概览:
1. **简介**
- CasADi是一个用于快速开发高效数学程序的工具包,支持符号计算、优化问题求解和算法自动微分。
- 介绍CasADi的功能特点,如非线性优化、符号表达式处理、函数对象管理和动态系统建模。
- 提供帮助和支持渠道,以及引用该软件时的注意事项。
2. **获取和安装**
- 介绍了CasADi的下载途径和安装步骤,确保用户能够在本地环境中顺利运行。
3. **符号框架**
- 分别讲解了SX(符号表达式)和MX(多行向量)两种核心符号数据类型。
- 提供了混合使用SX和MX、矩阵操作(如索引设置、算术运算)、查询属性以及线性代数和微分算法的指导。
4. **函数对象**
- 解释了如何调用函数对象、MX转换为SX、处理非线性根查找问题、初始值问题和敏感性分析。
- 包括创建和使用数值积分器、优化问题求解器(包括非线性规划和二次规划)以及循环结构的等价实现(如map和fold)。
5. **生成C代码**
- 重点讲述了如何利用CasADi的generate功能将函数子集转换为C代码,以加速数值评估速度。
- 提供了生成C代码的主要API和使用方法,这对于需要高性能计算的场景尤其重要。
6. **用户自定义函数**
- 用户可以根据需求创建自定义函数,结合CasADi的符号计算和优化能力,实现复杂的数学模型。
7. **DaeBuilder类**
- 专门用于构建复杂动力学模型,辅助最优控制算法的设计与实现。
8. **最优控制问题求解**
- 详细介绍如何在CasADi中处理最优控制问题,涉及决策变量、参数、目标函数、约束条件和初始条件的管理。
9. **opti堆栈集成**
- 强调了opti类的帮助,它整合了决策变量、参数、目标函数和约束等核心组件,便于构建和求解优化问题。
CasADi文档详细阐述了如何利用其强大的符号计算和优化功能,解决实际工程中的数学问题,提供了丰富的工具和接口,使得用户能够方便地进行符号代数建模、求解优化问题以及数值评估的性能优化。无论是科研还是工业应用,都能从中找到所需的信息和技术支持。
2021-02-03 上传
2023-07-28 上传
2024-05-26 上传
2023-08-05 上传
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2023-10-12 上传
2023-05-05 上传
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