Matlab Coder生成的C代码的自动微分[关闭]

Posted 2023-02-16

【中文标题】Matlab Coder生成的C代码的自动微分[关闭]

【英文标题】：Automatic differentiation of Matlab Coder generated C code [closed]

【发布时间】：2015-09-03 08:49:31

【问题描述】：

我有一个需要的 Matlab 函数 1) 加速 2）通过自动微分（AD）生成函数的导数。

我通过使用 Matlab Coder 生成 C 代码和 mex 函数完成的加速部分。现在我正在寻找一个开箱即用（或进行少量代码修改）的 AD 工具，可用于自动生成的 C 代码。那里似乎有很多 C/C++ AD 工具，请参阅 C/C++ AD tools，为此我已经测试了几个：

Tapenade：不适用于 Matlab Coder 生成的文件 ADOL-C：需要将C函数重写为一些特定的数据类型（我认为很多工具都有这样的要求）

有没有人有使用 Matlab Coder 生成代码的这些工具的经验？

PS。 AD 工具应该可以在 Windows 上运行。

【问题讨论】：

首先需要使用 MATLAB 吗？ MATLAB 代码可以很容易地移植到 Julia (julialang.org)，如果使用得当，它可以获得类似 C 的速度，并且有几个可用的 AD 工具（例如 github.com/tshort/AutoDiff.jl）

@tomas-lycken：Matlab 肯定是我的首选工具，但如果我不能在 Matlab 中使用它，我可能会按照你的建议去做。

一个问题，是你选择matlab的绘图吗？在这种情况下，您可以将数据写入文件，然后再绘制。我提出这个问题的原因是您似乎对您的程序有要求，这似乎需要大量采用才能工作。如果您需要将代码的主要部分转换为 c 代码，那么其他的可能会更容易。

@patrik：我的其余代码库在 Matlab 中，而上述函数所基于的数据是在 Matlab 中生成的。我只需要加速我的一小部分代码，这是优化问题的成本函数/约束。因此需要AD

【参考方案1】：

如果您有符号工具箱，您可以使用它来生成解析导数。假设你有一个像 z = f(x,y) 这样的函数，你会创建符号变量

x = sym('x', [mx,nx]); 
y = sym('y', [my,ny]);

其中 mx,nx,mx,my 指定输入变量的大小。使用符号变量调用 f（例如 z = f(x,y)）。

现在您可以使用函数 jacobian 创建导数。

jac_z_x = jacobian(z,x(:));
jac_z_y = jacobian(z,y(:));

使用 matlabFunction 将导数写入 matlab 文件。如果需要，您可以使用 MATLAB Coder 编译该函数。这就是我解决优化问题的方法。

希望这会有所帮助 马蒂亚斯

【讨论】：

感谢您的回答。实际上，我的问题太复杂了，无法正常工作。我通过使用 AdiMat 包解决了这个问题。但是，正如前面所述，您的解决方案是解决问题的好方法，我自己在较早的场合中使用过这个。我会将其标记为已接受的解决方案。

如果编写 matlab 函数需要很长时间，这是由于 matlab 会自动进行一些代码优化。从 MATLAB2015a 开始，您可以禁用该优化，从而允许您使用更复杂的函数。