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线性最小二乘中的代码生成:背景

什么是代码生成?

代码生成指使用 MATLAB® Coder™ 将 MATLAB 代码转换为 C 代码。代码生成需要 MATLAB Coder 许可证。

通常,您使用代码生成在未运行 MATLAB 的硬件上部署代码。例如,您可以在机器人上部署代码,使用 lsqlin 来优化移动或规划。

有关示例,请参阅Generate Code for lsqlin。有关其他优化求解器中的代码生成,请参阅Generate Code for fminconGenerate Code for quadprogGenerate Code for lsqcurvefit or lsqnonlin为 fsolve 生成代码

代码生成的要求

  • lsqlin 支持使用 codegen (MATLAB Coder) 函数或 MATLAB Coder 生成代码。您必须拥有 MATLAB Coder 许可证才能生成代码。

  • 目标硬件必须支持标准双精度浮点计算。您不能为单精度或定点计算生成代码。

  • 代码生成目标与 MATLAB 求解器不使用相同的数学核心函数库。因此,代码生成解可能不同于求解器解,尤其是对于病态问题。

  • 在 MATLAB 中求解无约束和欠定问题时,lsqlin 调用 mldivide,后者返回一个基解。在代码生成中,返回的解具有最小范数,最小范数通常是不同的。

  • 在生成代码时,lsqlin 不支持 problem 参数。

    [x,fval] = lsqlin(problem) % Not supported
  • 所有 lsqlin 输入矩阵(如 AAeqlbub)都必须是满矩阵,而不能是稀疏矩阵。您可以使用 full 函数将稀疏矩阵转换为满矩阵。

  • lbub 参数的条目数必须与 C 中的列数相同,或必须为空 []

  • 如果您的目标硬件不支持无限边界,请使用 optim.coder.infbound

  • 对于涉及嵌入式处理器的高级代码优化,您还需要 Embedded Coder® 许可证。

  • 您必须包括适用于 lsqlin 的选项,并使用 optimoptions 指定这些选项。选项中必须包括 Algorithm 并将其设置为 'active-set'

    options = optimoptions('lsqlin','Algorithm','active-set');
    [x,fval,exitflag] = lsqlin(C,d,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0,options);
  • 代码生成支持以下选项:

    • Algorithm - 必须为 'active-set'

    • ConstraintTolerance

    • MaxIterations

    • ObjectiveLimit

    • OptimalityTolerance

    • StepTolerance

  • 生成的代码只会对选项进行有限的错误检查。更新选项的推荐方法是使用 optimoptions,而不是圆点表示法。

    opts = optimoptions('lsqlin','Algorithm','active-set');
    opts = optimoptions(opts,'MaxIterations',1e4); % Recommended
    opts.MaxIterations = 1e4; % Not recommended
  • 不要从文件中加载选项。否则会导致代码生成失败。请在代码中创建选项。

  • 如果您指定了不受支持的选项,在代码生成过程中通常会忽略该选项。为了获得可靠的结果,请仅指定支持的选项。

生成的代码不是多线程的

默认情况下,在 MATLAB 环境之外使用的生成代码使用非多线程的线性代数库。因此,此类代码的运行速度可能比 MATLAB 环境中的代码慢得多。

如果您的目标硬件有多个核,您可以通过使用自定义的多线程 LAPACK 和 BLAS 库来获得更好的性能。要将这些库合并到您的生成代码中,请参阅Speed Up Linear Algebra in Generated Standalone Code by Using LAPACK Calls (MATLAB Coder)

另请参阅

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