代理优化

使用自动构造的代理模型搜索全局最优

代理优化是一种应用于黑盒模型的优化方法,计算成本很高。通过迭代构建代理模型,与黑盒模型相比,代理模型可以快速评估,优化器可以在更短的时间内执行更广泛的搜索和更多的评估,从而增加找到全局最优的机会。此方法广泛用于诸如优化设计.的全局优化工具箱™在MATLAB®提供代理优化求解器,可以帮助处理这些应用程序。

黑盒模型将输入与输出联系起来,而不暴露模型的内部工作原理。工程师使用代理模型来确定黑箱模型的最佳参数,这些黑箱模型需要运行仿真、训练机器学习模型或求解参数为连续和离散的FEA/CFD模型。

另一种方法是构建代理模型,例如降阶模型(ROM),然后对代理模型应用优化。

MATLAB提供以下特性代理优化,以及应用程序示例,例如电路天线,current-carry电缆设计。

代理优化是如何工作的

代理优化算法从随机生成或作为数据提供的一组点开始。优化器在这些点处评估黑盒模型,并通过拟合或插值构建初始代理模型。

该算法在每次迭代中生成许多候选点。优化器按a计算点优值函数这通常包括代理模型的目标值和标准,例如可行性度量、预期改进和解决方案空间的覆盖范围。优化器可以使用本地搜索或非线性优化改进候选集。使用黑盒模型评估最佳候选者,并使用其值更新代理模型。

MATLAB图形说明代理模型在优化过程中的构建

MATLAB图形说明代理模型在优化过程中的构建。(左)代理模型插值在黑箱模型上计算的初始点。(中)在代理模型上对候选点进行评估并确定最佳点。(右)在黑盒模型上评估最佳点并用于更新代理模型。

有关代理优化的更多信息,请参见全局优化工具箱统计学和机器学习工具箱™。

参见:全局优化工具箱优化工具箱统计学和机器学习工具箱非线性规划遗传算法autoML

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