MultiStart

寻找多个局部极小值

全页展开

说明

MultiStart 对象包含影响 run 如何重复运行局部求解器以生成 GlobalOptimSolution 对象的属性（选项）。运行时，求解器尝试从各个点开始寻找问题的多个局部解。

创建对象

语法

ms = MultiStart

ms = MultiStart(Name,Value)

ms = MultiStart(oldMS,Name,Value)

ms = MultiStart(gs)

描述

ms = MultiStart 创建 ms，一个 MultiStart 求解器，其属性设置为默认值。

示例

ms = MultiStart(Name,Value) 使用名称-值对设置属性。

示例

ms = MultiStart(oldMS,Name,Value) 创建 oldMS MultiStart 求解器的副本，并使用名称-值对设置属性。

示例

ms = MultiStart(gs) 创建 ms（一个 MultiStart 求解器），其具有来自 gs GlobalSearch 求解器的通用参数值。

示例

属性

全部展开

`Display` — 命令窗口的显示级别
`'final'` (默认) | `'iter'` | `'off'`

命令窗口的显示级别，指定为以下字符向量或字符串之一：

'final' – run 完成后报告摘要结果。
'iter' - 除了最终摘要之外，还报告初始 fmincon 运行后、第 1 阶段后、每 200 个起始点后以及每次 fmincon 运行后的结果。
'off' - 无显示。

示例: 'iter'

数据类型: char | string

`FunctionTolerance` — 考虑解相等的函数值容差
`1e-6` (默认) | 非负标量

认为解相等的函数值的容差，指定为非负标量。如果两个解彼此之间的相对距离在 XTolerance 以内，并且目标函数值彼此之间的相对差异在 FunctionTolerance 以内，则求解器认为这两个解相同。如果两个条件都不满足，求解器会将解报告为不同的。将 FunctionTolerance 设置为 0 以获取每次局部求解器运行的结果。将 FunctionTolerance 设置为更大的值以获得更少的结果。有关 GlobalSearch 的详细信息，请参阅当 fmincon 运行时中的更新解集。有关 MultiStart 的详细信息，请参阅创建 GlobalOptimSolution 对象。

示例: 1e-4

数据类型: double

`MaxTime` — MultiStart 运行的最长时间（秒）
`Inf` (默认) | 正标量

MultiStart 运行的最长时间（以秒为单位），指定为正标量。以 tic 和 toc 为衡量标准，MultiStart 及其局部求解器在运行开始后经过 MaxTime 秒后停止。

MaxTime 在运行期间不会中断局部求解器，因此总时间可以超过 MaxTime。

示例: 180 秒后，局部求解器调用第一次完成时，180 停止求解器。

数据类型: double

`OutputFcn` — 报告求解器进度或暂停求解器
`[]` (默认) | `@savelocalsolutions` | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

报告求解器进度或暂停求解器，指定为函数句柄或函数句柄的元胞数组。每次局部求解器调用后，输出函数都会运行。它们也会在全局求解器启动和结束时运行。使用 OutputFcn 中描述的语法编写输出函数。请参阅自定义 GlobalSearch 输出函数。

内置的 @savelocalsolutions 输出函数将所有局部解保存到基础工作区中的 localSolTable 变量中。该输出函数保存了不可行局部解以及可行的局部解。有关示例，请参阅收集所有局部解。

数据类型: cell | function_handle

`PlotFcn` — 绘制求解器进度
`[]` (默认) | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

绘制求解器进度，指定为函数句柄或函数句柄的元胞数组。每次局部求解器调用后，绘图函数都会运行。它们也会在全局求解器启动和结束时运行。使用 OutputFcn 中描述的语法编写绘图函数。

有两个内置绘图函数：

@gsplotbestf 绘制最佳目标函数值。
@gsplotfunccount 绘制函数计算的次数。

请参阅 MultiStart 绘图函数。

示例: @gsplotbestf

数据类型: cell | function_handle

`StartPointsToRun` — 运行的起始点
`'all'` (默认) | `'bounds'` | `'bounds-ineqs'`

运行的起点，指定为：

'all' - 运行所有起点。
'bounds' - 仅运行满足边界的起点。
'bounds-ineqs' - 仅运行满足边界和不等式约束的起点。

示例: 'bounds' 仅运行满足所有边界的点。

数据类型: char | string

`UseParallel` — 将局部求解器调用分发到多个处理器
`false` (默认) | `true`

将局部求解器调用分发到多个处理器，指定为 false 或 true。

false - 不要并行运行。
true - 将局部求解器调用分发到多个处理器。

示例: true

数据类型: logical

`XTolerance` — 考虑解相等的距离容忍度
`1e-6` (默认) | 非负标量

考虑解相等时的距离容差，指定为非负标量。如果两个解彼此之间的相对距离在 XTolerance 以内，并且目标函数值彼此之间的相对差异在 FunctionTolerance 以内，则求解器认为这两个解相同。如果两个条件都不满足，求解器会将解报告为不同的。将 XTolerance 设置为 0 以获取每次局部求解器运行的结果。将 XTolerance 设置为更大的值以获得更少的结果。有关 GlobalSearch 的详细信息，请参阅当 fmincon 运行时中的更新解集。有关 MultiStart 的详细信息，请参阅创建 GlobalOptimSolution 对象。

示例: 2e-4

数据类型: double

对象函数

run 运行多启动求解器

示例

全部折叠

运行 `MultiStart`

打开实时脚本

考虑一个具有多个局部极小值的函数。

fun = @(x) x.^2 + 4*sin(5*x);
fplot(fun,[-5,5])

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type functionline.

为了寻找全局最小值，请使用 MultiStart fmincon 算法对问题的 20 个实例运行 'sqp'。

rng default % For reproducibility
opts = optimoptions(@fmincon,'Algorithm','sqp');
problem = createOptimProblem('fmincon','objective',...
    fun,'x0',3,'lb',-5,'ub',5,'options',opts);
ms = MultiStart;
[x,f] = run(ms,problem,20)

MultiStart completed the runs from all start points. 

All 20 local solver runs converged with a positive local solver exitflag.

x = 
-0.3080

f = 
-3.9032

默认的 `MultiStart` 对象

打开实时脚本

创建一个具有默认属性的 MultiStart 对象。

ms = MultiStart

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 1.0000e-06
              MaxTime: Inf
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'all'
           XTolerance: 1.0000e-06

非默认 `MultiStart` 对象

打开实时脚本

创建一个容差比默认值更宽松的 MultiStart 对象，这样求解器就会返回更少的彼此接近的解。此外，让 MultiStart 仅运行相对于边界和不等式约束可行的初始点。

ms = MultiStart('FunctionTolerance',2e-4,'XTolerance',5e-3,...
    'StartPointsToRun','bounds-ineqs')

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 2.0000e-04
              MaxTime: Inf
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'bounds-ineqs'
           XTolerance: 0.0050

`MultiStart` 使用来自 `GlobalSearch` 的通用属性

打开实时脚本

创建一个非默认的 GlobalSearch 对象。

gs = GlobalSearch('FunctionTolerance',2e-4,'NumTrialPoints',2000)

gs = 
  GlobalSearch with properties:

             NumTrialPoints: 2000
          BasinRadiusFactor: 0.2000
    DistanceThresholdFactor: 0.7500
               MaxWaitCycle: 20
          NumStageOnePoints: 200
     PenaltyThresholdFactor: 0.2000
                    Display: 'final'
          FunctionTolerance: 2.0000e-04
                    MaxTime: Inf
                  OutputFcn: []
                    PlotFcn: []
           StartPointsToRun: 'all'
                 XTolerance: 1.0000e-06

创建一个使用 MultiStart 中可用属性的 gs 对象。

ms = MultiStart(gs)

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 2.0000e-04
              MaxTime: Inf
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'all'
           XTolerance: 1.0000e-06

ms 具有与 FunctionTolerance 相同的非默认值 gs。但是 ms 不使用 NumTrialPoints 属性。

更新 `MultiStart` 属性

打开实时脚本

创建一个 MultiStart 对象，其 FunctionTolerance 为 1e-4。

ms = MultiStart('FunctionTolerance',1e-4)

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 1.0000e-04
              MaxTime: Inf
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'all'
           XTolerance: 1.0000e-06

将 XTolerance 属性更新为 1e-3，将 StartPointsToRun 属性更新为 'bounds'。

ms = MultiStart(ms,'XTolerance',1e-3,'StartPointsToRun','bounds')

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 1.0000e-04
              MaxTime: Inf
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'bounds'
           XTolerance: 1.0000e-03

您还可以使用圆点表示法一次更新一个属性。

ms.MaxTime = 1800

ms = 
  MultiStart with properties:

          UseParallel: 0
              Display: 'final'
    FunctionTolerance: 1.0000e-04
              MaxTime: 1800
            OutputFcn: []
              PlotFcn: []
     StartPointsToRun: 'bounds'
           XTolerance: 1.0000e-03

算法

有关该算法的详细描述，请参阅MultiStart 算法。

扩展功能

全部展开

自动并行支持
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 自动运行并行计算来加快代码执行。

要并行运行，请将 'UseParallel' 选项设置为 true。

options = optimoptions('solvername','UseParallel',true)

有关详细信息，请参阅如何在 Global Optimization Toolbox 中使用并行处理。

版本历史记录

在 R2010a 中推出

全部展开

R2024a: 输出函数：内置输出函数和更新的 `optimValues` 结构体

内置的 @savelocalsolutions 输出函数将所有局部解保存到基础工作区中的 localSolTable 变量中。该输出函数保存了不可行局部解以及可行的局部解。

输出函数和绘图函数中的 optimValues 结构体现在包含 constrviolation 字段，该字段具有最大约束违反。如果不存在约束违规，则此值为 0。

另请参阅

GlobalSearch | GlobalOptimSolution | CustomStartPointSet | RandomStartPointSet | run

MultiStart

说明

创建对象

语法

描述

属性

Display — 命令窗口的显示级别 'final' (默认) | 'iter' | 'off'

FunctionTolerance — 考虑解相等的函数值容差 1e-6 (默认) | 非负标量

MaxTime — MultiStart 运行的最长时间（秒） Inf (默认) | 正标量

OutputFcn — 报告求解器进度或暂停求解器 [] (默认) | @savelocalsolutions | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

PlotFcn — 绘制求解器进度 [] (默认) | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

StartPointsToRun — 运行的起始点 'all' (默认) | 'bounds' | 'bounds-ineqs'

UseParallel — 将局部求解器调用分发到多个处理器 false (默认) | true

XTolerance — 考虑解相等的距离容忍度 1e-6 (默认) | 非负标量

对象函数

示例

运行 MultiStart

默认的 MultiStart 对象

非默认 MultiStart 对象

MultiStart 使用来自 GlobalSearch 的通用属性

更新 MultiStart 属性

算法

扩展功能

自动并行支持 通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 自动运行并行计算来加快代码执行。

版本历史记录

R2024a: 输出函数：内置输出函数和更新的 optimValues 结构体

另请参阅

主题

`Display` — 命令窗口的显示级别
`'final'` (默认) | `'iter'` | `'off'`

`FunctionTolerance` — 考虑解相等的函数值容差
`1e-6` (默认) | 非负标量

`MaxTime` — MultiStart 运行的最长时间（秒）
`Inf` (默认) | 正标量

`OutputFcn` — 报告求解器进度或暂停求解器
`[]` (默认) | `@savelocalsolutions` | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

`PlotFcn` — 绘制求解器进度
`[]` (默认) | 函数句柄 | 函数句柄的元胞数组

`StartPointsToRun` — 运行的起始点
`'all'` (默认) | `'bounds'` | `'bounds-ineqs'`

`UseParallel` — 将局部求解器调用分发到多个处理器
`false` (默认) | `true`

`XTolerance` — 考虑解相等的距离容忍度
`1e-6` (默认) | 非负标量

运行 `MultiStart`

默认的 `MultiStart` 对象

非默认 `MultiStart` 对象

`MultiStart` 使用来自 `GlobalSearch` 的通用属性

更新 `MultiStart` 属性

自动并行支持
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 自动运行并行计算来加快代码执行。

R2024a: 输出函数：内置输出函数和更新的 `optimValues` 结构体