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線形最小二乗のコード生成: 背景

コード生成とは

コード生成とは、MATLAB® Coder™ を使用した、MATLAB コードから C コードへの変換です。コード生成には、MATLABCoder ライセンスが必要です。

コード生成は通常、MATLAB を実行していないハードウェアにコードを展開するために使用します。たとえば、動きや計画を最適化するために lsqlin を使用して、ロボットにコードを展開できます。

例については、lsqlin のコード生成を参照してください。他の最適化ソルバーでのコード生成については、fmincon のコード生成、quadprog のコード生成、lsqcurvefit または lsqnonlin の用のコード生成、またはfsolve のコード生成を参照してください。

コード生成に関する要件

  • lsqlin は、関数 codegen (MATLAB Coder) または MATLAB Coder アプリを使用したコード生成をサポートしています。コードを生成するには MATLAB Coder ライセンスが必要です。

  • ターゲット ハードウェアは、標準的な倍精度浮動小数点計算をサポートしていなければなりません。単精度計算や固定小数点計算のコードは生成できません。

  • コード生成ターゲットは、MATLAB ソルバーと同じ数学カーネル ライブラリを使用しません。そのため、コード生成解法は、特に、条件付けが不十分な問題の場合に、ソルバー解法と異なる可能性があります。

  • MATLAB で制約なし問題や劣決定問題の解を求める場合、lsqlin が mldivide を呼び出すことで、基底解が返ります。コード生成で返ってくるのは最小ノルム解で、これは通常、一意に定まることはありません。

  • コード生成の場合、lsqlin は problem 引数をサポートしていません。

    [x,fval] = lsqlin(problem) % Not supported

  • lsqlin の入力行列 (A、Aeq、lb、ub など) はすべてフル (非スパース) でなければなりません。関数 full を使用することで、スパース行列を非スパースに変換できます。

  • lb 引数と ub 引数は、C の列数と同じ数のエントリをもつか、空 [] でなければなりません。

  • ターゲット ハードウェアが無限境界をサポートしていない場合は、optim.coder.infbound を使用します。

  • 組み込みプロセッサを使用する高度なコード最適化には、Embedded Coder® ライセンスも必要です。

  • lsqlin のオプションを含め、関数 optimoptions を使用して指定しなければなりません。オプションには Algorithm オプションを含め、'active-set' に設定しなければなりません。

    options = optimoptions('lsqlin','Algorithm','active-set');
[x,fval,exitflag] = lsqlin(C,d,A,b,Aeq,beq,lb,ub,x0,options);

  • コード生成では次のオプションをサポートしています。

    • Algorithm — 'active-set' でなければなりません

    • ConstraintTolerance

    • MaxIterations

    • ObjectiveLimit

    • OptimalityTolerance

    • StepTolerance

  • 生成コードでは、オプションに対して限られたエラー チェックしか行われません。オプションの更新方法として、ドット表記ではなく、optimoptions を使用することを推奨します。

    opts = optimoptions('lsqlin','Algorithm','active-set');
opts = optimoptions(opts,'MaxIterations',1e4); % Recommended
opts.MaxIterations = 1e4; % Not recommended

  • オプションはファイルから読み込まないでください。そうした場合、コード生成に失敗することがあります。代わりに、コード内でオプションを作成してください。

  • サポートされていないオプションを指定すると、通常はコード生成の際にそのオプションは無視されます。信頼できる結果を得るために、サポートされているオプションのみを指定します。

非マルチスレッドな生成コード

既定では、MATLAB 環境外で使用するために生成されたコードは、非マルチスレッドな線形代数ライブラリを使用します。したがって、このコードの実行速度は、MATLAB 環境のコードよりも著しく低速になる可能性があります。

ターゲット ハードウェアに複数のコアが搭載されている場合、カスタム マルチスレッド LAPACK および BLAS ライブラリを使用することにより、パフォーマンスの向上が期待できます。これらのライブラリを生成コードに組み込むには、生成されたスタンドアロン コードでの LAPACK 呼び出しを使用した線形代数の高速化 (MATLAB Coder)を参照してください。

参考

(MATLAB Coder) | | | |

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