找到最佳的输入组合，将最大化非线性ODE数学模型的输出-

嗨Darshna,

你可以看看 sbmimport 从你的SBML文件创建一个SimBiology模型:

sbModel = sbmlimport(“sbmlFileName”）;

你可以添加一个可观察对象(使用 addobservable )，以计算你想要优化的值。例如,

                                  假设您的模型有一个组件(种类、参数、隔间)Y。
                                 
                                  % funcToComputeQuantityOfInterest是一个您可以编写的自定义Matlab函数。
                                 
                                  这个函数接受Y的模拟响应值，应该返回
                                 
                                  %要优化的标量值。
                                 
                                  addobservable (sbModel“QOI”,“funcToComputeQuantityOfInterest (Y)”）;

下一步我建议创建一个SimFunction 来模拟你的SimBiology模型，例如，

                                  % params = sbModel中模型组件的名称(字符串向量)
                                 
                                  %你想优化over。
                                 
                                  simFun = createSimFunction(sbModel, params，“QOI”[]);

然后，您可以编写目标函数并运行优化，类似于Alan描述的工作流程。你可以看一下在这里了解如何使用SimFunctions。

                                  函数y = objfun(simFun, tStop, params)
                                 
                                  [~， y] = simFun(params, tStop);
                                 
                                  Y = -y{1}(1);%负的，因为你想最大化
                                 
                                  索引(1)是必要的，因为SimBiology标量扩展了标量
                                 
                                  %的可观察值转换为与模拟时间相同长度的向量。
                                 
                                  结束
                                 
                                  %运行优化
                                 
                                  Opts = optimoptions(“fmincon”,“PlotFcn”,“optimplotfval”）;
                                 
                                  tStop = 10;%改变你的停止时间
                                 
                                  params0 =%设置您的初始值为优化;指定值
                                 
                                  中指定模型组件的相同顺序
                                 
                                  % params输入参数createSimFunction。
                                 
                                  磅=%指定下界
                                 
                                  乌兰巴托=%指定上界
                                 
                                  [sol,fval] = fmincon(@(params) objFun(simFun, tStop, params)，.．.
                                 
                                  参数个数 ,[],[],[],[], 磅,乌兰巴托,[],选择);

我不知道它是否适用于您的情况，但如果您正在运行参数估计优化，您也可以看看SimBiology的 sbiofit 或 sbiofitmixed 函数。

最好的

弗洛里安

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Darshna Joshi 2021年9月6日

@darova @Alan韦斯下面是我求解ODE的matlab代码。如何使用fmincon同样。因为我对它是新的，即使在看了fmincon的帮助部分，不能解决这个问题。

问题是通过改变kst,x1,x5和xo，在(-8e-4到2e-4)范围内找到x3的最佳(最大值)值。

输入2(输入2是一个状态变量，在执行优化时可以在4到15的范围内变化)

kst= 1%输入3(输入3是速率常数，它可以从0.1到2)

输入4(输入4是一个状态变量，可以在4到10的范围内变化)

输入1可以从1e-9变化到1e-6

% MATLAB代码%

%脚本文件

                               函数rest = scrt1 (t,X)
                              
                               x2 = X(1);
                              
                               x3 = X(2);
                              
                               %的参数
                              
                               如果t < 15
                              
                               X1 = 1e-7;输入1可以从1e-9到1e-6不等
                              
                               其他的X1 = 0;
                              
                               结束
                              
                               x5 = 5%输入2(输入2是一个状态变量，在执行优化时可以在4到15的范围内变化)
                              
                               自主软件= 1%输入3(输入3是速率常数，它可以从0.1到2)
                              
                               xo = 4%输入4(输入4是一个状态变量，可以在4到10的范围内变化)
                              
                               K1 = 6e7;
                              
                               Km1 = 0.20;
                              
                               Km4 = 0.003;
                              
                               K3 = 2500.00;
                              
                               K4 = km4/9;
                              
                               Km3 = km1;
                              
                               圈= 1.5
                              
                               %微分方程
                              
                               dx2dt = km1*x3 + km3*LAP - k1*x1*x2 + km4*x3 - k4*x2;
                              
                               Dx3dt = k1*x1*x2 - km1*(x3+x5+xo) - k3*x3*kst;
                              
                               Rest = [dx2dt;dx3dt];
                              
                               结束

ODE解决方案的函数文件

                               选项= odeset(“InitialStep”, 0.0001,“RelTol”1 e-09);
                              
                               [T、Y] = ode15s (@Scrpt1 60 [0], [e-13 9,0],选项);
                              
                               X3 = Y (:, 2);
                              
                               情节(T, X3)

如何使用fmincon或者其他的优化求解器来解决前面提到的寻找x3最大值的优化问题。对于x5,kst,xo,x1的哪个值，x3最大?

目标函数是最大化(x3)

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Florian奥古斯汀 2021年9月13日

Darshna Joshi 2022年1月13日

好吧. .谢谢会这样检查的 @Alan韦斯我总是感谢你及时的回复。

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