非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 lsqnonlin
来优化移动或规划。
有关示例,请参阅为 lsqcurvefit 或 lsqnonlin 生成代码。有关其他优化求解器中的代码生成,请参阅为 fmincon 生成代码、为 quadprog 生成代码、为 lsqlin 生成代码或为 fsolve 生成代码。
代码生成的要求
lsqcurvefit
和lsqnonlin
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。
生成的所有代码必须为 MATLAB 代码。特别是,您不能将自定义黑盒函数用作
lsqcurvefit
或lsqnonlin
的目标函数。您可以使用coder.ceval
计算用 C 或 C++ 编码的自定义函数。但是,自定义函数必须在 MATLAB 函数中调用。lsqcurvefit
和lsqnonlin
的代码生成当前不支持线性或非线性约束。在生成代码时,
lsqcurvefit
和lsqnonlin
不支持problem
参量。[x,fval] = lsqnonlin(problem) % Not supported
您必须使用函数句柄(而不是字符串或字符名称)来指定目标函数。
x = lsqnonlin(@fun,x0,lb,ub,options) % Supported % Not supported: lsqnonlin('fun',...) or lsqnonlin("fun",...)
所有输入矩阵
lb
和ub
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。lb
和ub
参量的条目数必须与x0
参量相同,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
lsqcurvefit
或lsqnonlin
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'levenberg-marquardt'
。options = optimoptions('lsqnonlin','Algorithm','levenberg-marquardt'); [x,fval,exitflag] = lsqnonlin(fun,x0,lb,ub,options);
代码生成支持以下选项:
Algorithm
- 必须为'levenberg-marquardt'
FiniteDifferenceStepSize
FiniteDifferenceType
FunctionTolerance
MaxFunctionEvaluations
MaxIterations
SpecifyObjectiveGradient
StepTolerance
TypicalX
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('lsqnonlin','Algorithm','levenberg-marquardt'); 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。
通常,如果您指定了不受支持的选项,在代码生成过程中会以静默方式忽略该选项。但是,如果使用圆点表示法指定绘图函数或输出函数,代码生成可能引发错误。为确保可靠性,请仅指定支持的选项。
由于不支持输出函数和绘图函数,求解器不会返回退出标志 –1。
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
lsqnonlin
| lsqcurvefit
| codegen
(MATLAB Coder) | optimoptions
| optim.coder.infbound