非线性方程求解中的代码生成: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 fsolve
来优化移动或规划。
有关示例,请参阅为 fsolve 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 lsqcurvefit 或 lsqnonlin 生成代码或为 quadprog 生成代码。
代码生成的要求
fsolve
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
fsolve
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。在生成代码时,
fsolve
不支持problem
参量。[x,fval] = fsolve(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 = fsolve(@fun,x0,options) % Supported % Not supported: fsolve('fun',...) or fsolve("fun",...)
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
fsolve
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('fsolve','Algorithm','levenberg-marquardt'); [x,fval,exitflag] = fsolve(fun,x0,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('fsolve','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
fsolve
| codegen
(MATLAB Coder) | optimoptions