MATLAB 优化 - 如果条件不满足，如何继续下一个可能的解决方案？答案

【问题标题】：MATLAB Optimization - how to move on to next possible solution if a condition is not satisfied?MATLAB 优化 - 如果条件不满足，如何继续下一个可能的解决方案？
【发布时间】：2017-11-17 17:35:09
【问题描述】：

我正在使用 fmincon 优化来查找适合约束的参数。目前设置如下：

constraints = [1 2 3];    
interval = 100;

time_start = [2500];
time_boundary = [500 5000];
param2_start = [0.5];
param2_boundary = [0 1];

opts = optimset(optimset('fmincon'),'TolFun',1e-4,'TolX',1e-4,'display','iter');
[x,fval] = fmincon(@(X) func(X,constraints,interval),[time_start param2_start],[],[],[],[],[time_boundary(1) param2_boundary(1)],[time_boundary(2) param2_boundary(2)],[],opts)

简化的func 是：

function out = func(X,constraints,interval)

  time = X(1);
  param2 = X(2);

  % Check inputs before calculations
  if (mod(time,interval) > 0)
      out = 999;
  else
      % Perform calculations based on parameters, constraints and interval.
      % Simplified to:
      out = time/interval;
  end

end

但是，如果 time 不能被 interval 整除，则函数 (func) 可能会失败。

有没有办法在函数中捕捉到这一点，以便fmincon 转移到另一个解决方案而不会失败？

或者，有没有更好的方法来使用fmincon（或其他优化工具）来避免这个问题？

【问题讨论】：

什么是time？你能加一个minimal reproducible example吗？你说的可分是什么意思？整除？所有实数都可以相互整除。
抱歉。我试图简化一个最小的例子，但它太简单了。是的，我的意思是整数整除。我已经修改了问题描述。
@user3743235 你的例子仍然没有运行......
不，你需要一个 MINLP 求解器。
@houtanb 再次修改。这现在至少应该可以工作，即使它是使用这种优化的一个糟糕的例子。

标签： matlab function optimization

【解决方案1】：

是的，将你的函数修改为类似（伪代码，因为你没有提供你的函数的内容）

function(X, constraints, interval)
try
   <<code that can fail when function is being optimized>>
   <<time/interval when interval == 0 for example>>
catch
   return <<penalty value>>
end
end

基本上，这个想法是当函数失败时，你会返回一个惩罚值，这样最小化器就会远离它传递给你的函数的值。

编辑：根据您的编辑，函数将是：

function out = func(X, constraints, interval)
try
    out = X(1)/interval;
catch
    out = 1e10;
end
end

但是，您永远不会进入块的 catch 部分，因为除法永远不会导致错误，即使 interval 是 NaN、Inf 或 0。我只是发布这个，因为你要求我。我对函数“失败”的理解特别是它会引发错误。如果它只是产生不正确的结果，那么您上面的函数是正确的。我只会在失败的情况下修改out，使其高于您将获得的任何值，否则训练最小化器以远离该位置。

【讨论】：

我喜欢这个想法，但我仍然不确定如何最好地做到这一点。您能否根据我修改后的问题更新此答案？我可以简单地做：function(X, constraints, interval); try; mod(time,interval) > 0; catch; return; end; % Perform calculations based on parameters, constraints and interval; end 吗？
感谢您的编辑。但是，如果执行catch; return; end，则 fmincon 会产生错误在调用期间未分配的输出参数“out”（可能还有其他参数）。 因为它返回时未分配 out。如果我改为使用catch; out = 1e10; return; end，则 fmincon 完成：优化完成，因为在初始点，目标函数在可行方向上不递减到最优容差的选定值内，并且在选定的范围内满足约束约束容差的值。 我是否需要调整停止标准或其他什么？
是的，您需要调整分配给out 的值才能使用您的项目。通常，当最小化器获得意外的大函数值时，它们会惩罚他们尝试过的输入值并尝试其他方法，远离这些输入值。如果1e10 对您的数据而言太大，请尝试其他方法。