Matlab中TCP通讯-实现外部程序提供优化目标函数解

Posted 2020-10-16 coologic

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1. 介绍

TCP如此常用的通讯功能，matlab自然也是支持的。而在用途方面也有很多，比如matlab优化问题中目标函数可以是其他程序的运算结果，此时需要动态的每次优化调用其他程序，这时可以使用tcp实现两程序之间的数据交互，由matlab的优化工具箱提供每次优化的设计变量值，有某程序提供基于设计变量得出的运算结果值作为目标函数的解。

2. TCP使用方法

Matlab 对TCP的封装很好，只有在建立和关闭tcp需要专用的函数，其他操作均与文件操作完全一致。

下面先给出一个用于优化的范例：

主脚本：

clc;clear;
%开启tcp
global mtcpip %用全局变量方便优化函数中使用tcp
global circle_number
circle_number=0;
mtcpip=tcpip(‘127.0.0.1‘, 8000);
fopen(mtcpip);
fwrite(mtcpip,[‘Matlab Connect in‘,char(13), char(10)])
%优化算法--
current_value = [123123 123123 123123 123321 123123 123123 13 123123 123123];
lb=[];
ub=[];
new_error = fmincon(@matlab_function,current_value,[],[],[],[],lb,ub);%优化
% 优化技术-关闭tcp
fwrite(mtcpip,[‘Matlab Disconnect‘,char(13), char(10)])
fclose(mtcpip);
delete(mtcpip);

优化函数：

function [ f ] = matlab_function( x )
global mtcpip
global circle_number
circle_number=circle_number+1;
x_size = size(x);
send_text=[‘matlabvalue--‘];
for i=1:1:x_size(2)
if i==x_size(2)
send_text=[send_text,num2str(x(i),‘%.4f‘),char(13), char(10)];
else
send_text=[send_text,num2str(x(i),‘%.4f‘),‘;‘];
end
end
fwrite(mtcpip,send_text);
while 1
A = fread(mtcpip, 20);
text = char(A);
text_size = size(text);
if text_size(1)<2
continue;
end
if text(1) == ‘m‘ && text(2) == ‘r‘
text=text‘;
text = strrep(text,‘@‘,‘‘);//符号替换
text = strrep(text,‘mr‘,‘‘);
text = strrep(text,‘#‘,‘‘);//删除末尾多余的占位符，我用#作为占位符了
f = str2double(text);
[‘circle one begin‘,num2str(circle_number,‘%.4f‘)]
break;
end
end
end

此范例的优化函数中利用一个while 1实现了阻塞，会不断的循环等待其他程序算出结果后成功接收到结果才完成单步优化计算。我设定了结果的固定表示格式

“mrXXXXXX###########@”消息总长度为20，末尾为@作为结束符，mr作为开头，XXXX为消息实际内容，#为占位符，以此方式保证每次发送消息均为20长度，同时可以通过数据头的mr确定收到的内容是不是传给matlab的结果文件（若多个tcp通讯需要做此判断防止发送错误，导致后续结果计算错误），只有当结果均计算正确，才目标函数返回值赋值为接收到的结果，并break进入下一次优化迭代