MATLAB的学习与工程优化

1、畅大虾学习学习MATLABMATLAB的理由：的理由：加分神技：加分神技：不是每一个人都会不是每一个人都会MATLAB！软件高级：软件高级：不是每一款软件都叫不是每一款软件都叫MATLAB！降低机会成本：降低机会成本： 快速精准完成方案快速精准完成方案什么是机会成本：什么是机会成本：为了做某件事为了做某件事而放弃的东西而放弃的东西经济学原理经济学原理曼昆曼昆用高效华丽的用高效华丽的手法完成任务，手法完成任务，享受惬意的人享受惬意的人生生内容提要1、MATLAB的简介2、如何学习并使用MATLAB3、使用MATLAB数值优化1、 MATLAB的简介matrixlaboratory+=MATLAB

2、MATLAB是美国是美国mathworks公公司开发的科学计算软件，代表司开发的科学计算软件，代表了当今国际科学计算软件的先了当今国际科学计算软件的先进水平进水平MATLAB的功能取决于你的取决于你的掌握程度掌握程度不会编程：不会编程：卡西欧计算器卡西欧计算器你会编程后你会编程后数数据据分分析析人人工工智智能能仿仿真真模模拟拟2、如何学习并使用MATLAB编程基础储备C语言或者 VB语言 C程序设计清华大学出版社谭浩强推荐书籍推荐书籍新编Visual Basic程序设计教程孙家启推荐软件推荐软件Visual C+6.0Visual Basic 6.0核心：核心：掌握哪种语言是次要的，掌握编程逻

3、辑思维和规范意识才是主要的如果没学过C也没学过VB，就想直接学MATLAB，怎么办？年轻不任性，更待何时编程思路编程材料代码运行2.1编程思路 编程方案你的方案呢？你的方案呢？精馏塔CAD图纸绘制旅游攻略学会规划判定BYESNOAAba判定YESNO编程方案流程图：把你解决问题的想法简洁的描述出来三种基本流程结构三种基本流程结构AB判定abABaYESNObAba判定YESNO顺序结构选择结构循环结构同样的结构只需呆萌的描述去春熙路武侯祠50望江江安逛武侯祠去锦里望江是否逛春熙路望江心仪衣服是否选择结构循环结构武侯祠门票江安江安顺序结构2.2编程材料 编程语言 如何学习并使用MATLAB快给我

4、搬砖去！快给我搬砖去！砖是啥？砖是啥？准备材料准备衣物预订酒店组织语言使用软件有时候，编程像写作文语法语法+标点符号标点符号+单词单词语法篇语法篇循环结构：forend选择结构：ifend顺序结构语法篇语法篇MATLAB是一个奔放的软件是一个奔放的软件C语言语言MATLAB有一堆前有一堆前缀，表示缀，表示要调用函要调用函数数哪儿有那么哪儿有那么多废话，直多废话，直接上接上语法篇语法篇MATLAB是一个奔放的软件是一个奔放的软件声明字符声明字符型变量型变量C语言语言MATLAB声明整型声明整型变量变量不用不用声明声明变量变量标点符号篇标点符号篇绿色部分叫注释：绿色部分叫注释：用用%置于文字前置于

5、文字前分号分号“;”表示不表示不显示计算结果显示计算结果注：只能用英文的！冒号冒号“:”，在，在for 语语句中表示从句中表示从1到到n冒号冒号“:”，用于，用于生成一维数组，表生成一维数组，表示矩阵示矩阵x的第的第k行行续航号：续航号：“”用用于连接于连接上下行上下行代码代码常用标点符号常用标点符号名称名称符号符号功能功能逗号,显示计算结果命令之间的分隔符；用于输入变量之间的分隔符；用于数组元素之间的分隔符。分号;用于不显示计算结果命令行的结尾；数组元素之间的分隔符冒号:用于生成一维数组，表示一维数组的全部元素或多维数组的某一维的全部元素百分号%用于注释的前面，其后面的命令不需要执行，多用于

6、解释代码单引号用于括住字符串圆括号( )用于引用数组元素；用于函数输入变量列表；用于确定算术运算先后次序方括号 用于构成向量和矩阵；用于函数输出列表续航号连接上下行代码编程的单词编程的单词变量和常量变量和常量常量常量意义意义pi圆周率i或j表示虚数单位beep计算机发出“叮叮”声变量的命名规则变量的命名规则常量：已经被预设某个值的变量常量：已经被预设某个值的变量1.变量名必须以字母打头，之后可以是任意字母、数变量名必须以字母打头，之后可以是任意字母、数字或下划线，变量名中不允许使用标点符号和空格。字或下划线，变量名中不允许使用标点符号和空格。2.变量名区分大小写变量名区分大小写3.不能含中文（

7、包括文件名）不能含中文（包括文件名） 例：例： 5y、jk、m z为非法变量。为非法变量。 chang_ge、d123都是合法变量。都是合法变量。编程的单词编程的单词函数函数函数函数作用作用exp(x)以e为底的指数abs(x)绝对值max(x)、min(x)求最大最小值sum(x)元素求和sqr(x)开平方sign(x)符号函数fix(x)取整zeros(m,n)产生一个m行n列元素全为0的矩阵size(A)返回矩阵A的行数和列数rand随机产生一个01之间的数使用一个函数，你要明白你现有哪些数据，你想得到什么如何使用函数如何使用函数y=max(a);结果：y=5y,x=max(a);结果：

8、y=5 x=3仅仅想得到这个向仅仅想得到这个向量里元素最大值量里元素最大值不仅想得到元素最大值，不仅想得到元素最大值，还想得到其位置还想得到其位置最大值为5最大值为5，其位置为第3列对于向量对于向量a=1 2 5;如何学习如何学习MATLAB函数函数1.先明白你需要一个什么样的函数，百度把它搜出来。2.确定函数后，百度它的用法，也可以通过MATLAB的help学习(help+函数名)。3.没事儿把函数在Command Window用着玩儿，熟能生巧。自自学学成成才才函数升级篇函数升级篇如果你想用的函数，MATLAB自带函数库没有，怎么办？怎么什么都没有啊？那就自己整一个呗!函数升级篇函数升级篇

9、自造函数自造函数输出端，你输出端，你想得到什么想得到什么输入端，你要设置输入端，你要设置什么，输入什么什么，输入什么函数名函数名function：定：定义函数义函数编写函数正文：编写函数正文：即输出与输入即输出与输入的数学关系的数学关系额外篇额外篇一些实用的简单指令一些实用的简单指令clc： command window清屏help： help+空格+函数，查看函数使用方法Ctrl C：终止程序运行1.输入于输入于Command Window2.输入于输入于editor（正文）（正文）Ctrl R：快速注释一行Ctrl T：快速解除该行注释2.3 代码运行 点这里，确保要使用的m文件在curr

10、ent folder12运行程序过程数据利用过程数据利用Workspace栏记录了栏记录了变量在整个程序运行变量在整个程序运行中的数据，可以用来中的数据，可以用来制作图表制作图表OriginExcelMATLAB复制数据复制数据修饰数据修饰数据绘图绘图3、使用MATLAB数值优化建立数学模型建立数学模型设定目标函数和确定约束条件设定目标函数和确定约束条件选择选择算法算法，编程求最优解，编程求最优解核心核心3.1普通算法（1）一维搜索算法）一维搜索算法格点法、切线法、二次插值法等，格点法、切线法、二次插值法等，目标目标函数只有一个变量，适用性不强函数只有一个变量，适用性不强（2）多维搜索算法）多

11、维搜索算法间接法：梯度法、变尺度法，间接法：梯度法、变尺度法，需要明确目需要明确目标函数解析式，求导迭代标函数解析式，求导迭代直接法：单纯形法、坐标轮换法、包威尔直接法：单纯形法、坐标轮换法、包威尔法，法，不需要明确目标函数解析式不需要明确目标函数解析式高级程度：直接法 间接法一维搜索法仿生算法2.不需设置迭代初始值不需设置迭代初始值，设置，设置变量范围即可变量范围即可1.求解求解多维多维复杂非线性问题最优复杂非线性问题最优解，解，不需要分析问题的解析关系不需要分析问题的解析关系3.具有智能性具有智能性遗传算法遗传算法(GA)、粒子群算法、粒子群算法(PSO)大自然的启发超声波超声波电磁波电磁

12、波反冲原理反冲原理克服诱导阻力克服诱导阻力3.2.1遗传算法（GA）1 0 0 1 1 10 1 0 1 0模仿基因，将模仿基因，将数据用二进制数据用二进制形式表示形式表示基因基因突变突变染色体染色体等位基等位基因互换因互换选择优选择优良基因良基因更新更新基因基因模拟自然进化模拟自然进化优胜劣汰优胜劣汰遗传算法的应用导弹寻找目标导弹寻找目标图像识别：哪图像识别：哪个是白百何个是白百何GA大型工程优化大型工程优化遗传算法应用于SMR天然气液化流程节选片段节选片段1节选片段节选片段2遗传算法的学习和使用安装安装Sheffield大学大学Matlab遗传算法工具箱遗传算法工具箱看书：看书： MATL

13、AB遗传遗传算法工具箱及应用算法工具箱及应用雷英杰雷英杰3.2.2粒子群算法社会心理学家社会心理学家James Kennedy电器工程师电器工程师Russell Eberhart共同提出共同提出特点：特点：具有遗传算法大多优点，比遗传算具有遗传算法大多优点，比遗传算法法容易编写容易编写，收敛速度快收敛速度快m只鸟在只鸟在n维空维空间搜索实物，每间搜索实物，每只鸟都有一个速只鸟都有一个速度度v和位置和位置xM只鸟p1p4pgPiPi-1P2P3每只鸟在路径上每只鸟在路径上都有各自的最佳都有各自的最佳位置位置p1pi其中在整个鸟其中在整个鸟群中有一个全群中有一个全局最佳位置局最佳位置pg衡量自衡量

14、自己最佳己最佳位置和位置和全局最全局最佳位置佳位置后后,调调整飞行整飞行方向方向p1p2p3p4piPi-1pg找不到更好的位置，找不到更好的位置，或者达到时间上限后：或者达到时间上限后：终止寻找终止寻找算法原理算法原理粒子群算法的学习和使用看书：看书： 微粒群算法微粒群算法曾建潮曾建潮科学出版社科学出版社使用粒子群算法应用于C3/MR液化流程优化目标函数：天然气液化流程比功耗目标函数：天然气液化流程比功耗目标函数特点：解析式极其复杂，目标函数特点：解析式极其复杂，涉及相变的多变量非线性方程，懒涉及相变的多变量非线性方程，懒的编写，的编写，用用HYSYS软件求解软件求解变量：变量：制冷剂组分（氮气、甲烷、制冷剂组分（氮气、甲烷、乙烷、丙烷）、流量、节流阀出口乙烷、丙烷）、流量、节流阀出口压力、压缩区出口压力压力、压缩区出口压力7个变量个变量约束条件：约束条件：(1)换热器最小温差大于等