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PHD Project - Driver energy prediction
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Diss/01_tex/figures/tikz/plot_fitness_NWSA_global.m

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Raw Normal View History Unescape

Latex init
3 years ago
%% Plot NWSA cost function Global auf die x-Achse bezogen
% W<EFBFBD>hrend eines Breakpoints in BerechneSpline_Rotor ausf<EFBFBD>hren, damit die
% entsprechend Daten alle da sind.
clear all
%% Skript f<EFBFBD>r Plotbasics
basics_plot
%% Beginn
P = [-8 8 8 -8 -8;0 0 3 3 0];
r = 0.45;
z = [-8;-5];
%Needle Winding Simulation Algorithm
%Anhand der aktuellen Konfiguration werden einzelne Dr<EFBFBD>hte abgelegt,
%in dem die optimale Poition f<EFBFBD>r diesen Draht gesucht wird.
W_opt = [0;0];
fval_opt = inf;
wire_index = 1;
calc_index = 1;
NShift_iter_old = NaN;
NShift_iter = 1;
safety = 0.00;
W0 = [0;max(P(2,:))-3*r];
% z = [-4.54;-25];
%z = [0;-100000]
W_iter = [];
% Output_Function_ga_fmincon = @(x1,x2,x3)outfun_ga_fmincon(x1,x2,x3,W_iter,P,r,safety);
mycost1 = @(w) cost1(reshape(w,size(W0)),[],P,r,z);
options = optimset('MaxIter',5000,'PlotFcns',[]);
nlc = @(w) costInpoly(reshape(w,size(W0)),P,r);
% gaoptions = gaoptimset('TolFun',1e-14,'Display','iter','HybridFcn',{@FMINCON,options},'OutputFcns',[],'PopulationSize',200);
gaoptions = gaoptimset('TolFun',1e-14,'Display','iter','OutputFcns',[],'PopulationSize',200);
fminconoptions = optimoptions('fmincon','Display','iter');
[W] = fmincon(mycost1,[r;0],[],[],[],[],[min(P(1,:)),min(P(2,:))+r],[max(P(1,:)),max(P(2,:))-r],nlc,fminconoptions)
% [W,fval] = ga(mycost1,2,[],[],[],[],[],[],[],gaoptions);
% W = fminsearch(mycost1,W, options);
W=reshape(W,size(W0));
figure(1)
clf
plot(P(1,:),P(2,:));
hold on
text(5,14,'NWSA');
circle(W(1,:),W(2,:),r,'black');
% circle(z(1),z(2),norm(z - W(:,end)),[0.75;0.75;0.75])
% text(W(1,1),W(2,1),num2str(1));
% text(W(1,2),W(2,2),num2str(2));
axis equal
%% Algorithmus
flag = 1;
while flag == 1
%% Fmincon with 6 starting location
if numel(wire_index)>110
test=0;
end
fval_iter = inf;
for index_iter = 1:numel(wire_index) %Alle vorhandenen Dr<EFBFBD>hte durchgehen
if wire_index(index_iter) == 1 % Falls am aktuellen Draht noch einer dranpasst
W_iter = [W(:,1:index_iter-1) W(:,index_iter+1:end) W(:,index_iter)];
if calc_index(index_iter) == 1 %#ok<ALIGN> %Falls eine Neu-Berechnung erforderlich ist
%index_iter %#ok<NOPRT>
Output_fun_FMinCon = @(alpha,optimValues,state) outfun(alpha,optimValues,state,W_iter,P,r,safety);
mycost = @(alpha) cost(alpha,W_iter,P,r,safety,z);%
%mynonLinCon = @(alpha) nonLinConstraints(alpha,W_iter,P,r,safety);
%Output_Function_ga_fmincon = @(x1,x2,x3)outfun_ga_fmincon(x1,x2,x3,W_iter,P,r);
% Genetic Algorithm mit Nebenbedingungen
fminconoptions = optimoptions('fmincon','MaxIter',10000,'Display','none','MaxFunEvals',10000000,...
'OutputFcn',[],'TolX',1e-15,'TolCon',1e-8);
%gaoptions = gaoptimset('EliteCount',1,'TolFun',1e-14,'Display','off','HybridFcn',[],'OutputFcns',[],...
% 'PopulationSize',50,'InitialPopulation',[pi/3 -pi/3 -pi:(2*pi/47):pi]');
%[alpha_iter,fval] = ga(mycost,1,[],[],[],[],-pi,pi,[],gaoptions);
%fval_best = Inf;
alphaiter=zeros(6,1);
fval=zeros(6,1);
parfor tryiter=1:6
[alphaiter(tryiter),fval(tryiter)] = fmincon(mycost,(tryiter*pi/3-pi),[],[],[],[],-2*pi,2*pi,[],fminconoptions);
end
[fval_best,minidx] = min(fval);
alpha_iter_best = alphaiter(minidx);
W_iter = [W_iter W_iter(:,end)+[cos(alpha_iter_best)*2*(r+safety);sin(alpha_iter_best)*2*(r+safety)]]; %#ok<AGROW>
if costIntersect(W_iter,r)+costInpoly(W_iter,P,r) > 10 %beim aktuellen Draht kann keine valide Position mehr angef<EFBFBD>gt werden
W_iter = W_iter(:,1:end-1); %#ok<NASGU>
wire_index(index_iter) = 0; %#ok<AGROW>
else %Aktueller Draht ist m<EFBFBD>glich
Top_alpha(index_iter) = alpha_iter_best; %#ok<AGROW> %Ergebnis zwischenspeichern
if fval_best < fval_iter %Falls dieser Draht besser ist als der alte
fval_iter = fval_best;
%alpha_iter_opt = alpha_iter_best; %#ok<NASGU>
W_iter_opt = W_iter;
end
end
else %Es ist keine Berechnung erforderlich calc_index(index_iter) == 0
TopCost = cost(Top_alpha(index_iter),W_iter,P,r,safety,z);
if TopCost < fval_iter %Falls dieser Draht besser ist als der alte
fval_iter = TopCost;
%alpha_iter_opt = Top_alpha(index_iter);
W_iter_opt = [W_iter W_iter(:,end)+[cos(Top_alpha(index_iter))*2*(r+safety);sin(Top_alpha(index_iter))*2*(r+safety)]];
end
end %Berechnung erforderlich?
end %Falls an diesem Wire noch was angelegt werden kann
end %alle Wire_index sind durch
if sum(wire_index) == 0 %Wenn es keine Draht mehr gibt, an dem angeh<EFBFBD>ngt werden kann.
flag = 0; %Fertig
else
W = [W W_iter_opt(:,end)];
d = squareform(pdist(W')); %Alle benachbarten Dr<EFBFBD>hte neu berechnen lassen
[row,col] = find(d<4.1*r); %Wenn sie n<EFBFBD>her als 5*radius dran sind.
calc_index = zeros(size(calc_index));
for i=1:size(row,1)
if row(i) ~= col(i) %falls zwei unterschiedliche Dr<EFBFBD>hte so nah aneinander liegen
if col(i)==size(d,2) %Nur Distanzen von letzen Draht anschauen
calc_index(row(i)) = 1; %dann sollen sie neu berechnet werden.
end
end
end
wire_index = [wire_index 1]; %#ok<AGROW>
calc_index = [calc_index 1]; %#ok<AGROW>
%
if NShift_iter == NShift_iter_old %Falls nicht beim ersten mal
figure(1)
circle(W(1,end),W(2,end),r,'black');
% frame = getframe(gcf); % 'gcf' can handle if you zoom in to take a movie.
% writeVideo(writerObj, frame);
% circle(z(1),z(2),norm(z - W(:,end)),[0.75;0.75;0.75])
% text(W(1,end),W(2,end),num2str(size(W,2)));
drawnow
else %Falls das erste mal die aktuelle Konfiguration gezeichnet wird.
figure(1)
clf
plot(P(1,:),P(2,:));
hold on
text(5,14,'NWSA');
circle(W(1,:),W(2,:),r,'black');
% circle(z(1),z(2),norm(z - W(:,end)),[0.75;0.75;0.75])
% text(W(1,1),W(2,1),num2str(1));
% text(W(1,2),W(2,2),num2str(2));
axis equal
% axis([min(P(1,:))-1 max(P(1,:))+1 min(P(2,:))-1 max(P(2,:))+1])
% frame = getframe(gcf); % 'gcf' can handle if you zoom in to take a movie.
% writeVideo(writerObj, frame);
drawnow
end
% NShift_iter_old = NShift_iter;
% end
end %Alle m<EFBFBD>glichen Dr<EFBFBD>hte abgelegt
if size(W_opt,2)<size(W,2)
W_opt = W;
fval_opt = fval;
elseif size(W_opt,2) == size(W,2)
if fval < fval_opt %aktuelle Position ist besser
W_opt = W;
fval_opt = fval;
end
end
% hold off
% close(writerObj); % Saves the movie.
end
%%
function [cWindingRS,cWindingTH,cWindingLS,cWindingBH] = NWSA_Rotor(slotData,wireData,whData)
end
close all
alphaDeg = 50:1:180;
alpha = alphaDeg.*pi/180;
r = [cos(alpha);sin(alpha)];
r = r(2,:)+1;
plot(alphaDeg,r,'Color',myLineOne)
set(gcf,'defaulttextinterpreter','none')
hold on
plot([min(alphaDeg) min(alphaDeg)],[min(r) max(r)],'LineStyle','--','Color',myGray50)
plot([max(alphaDeg) max(alphaDeg)],[min(r) max(r)],'LineStyle','--','Color',myGray50)
text(min(alphaDeg)-0.1,1.3,['Infeasible', char(10), 'Region'],'Rotation',90,'VerticalAlignment','bottom')
text(max(alphaDeg)+0.1,1.3,['Infeasible', char(10), 'Region'],'Rotation',90,'VerticalAlignment','top')
plot([alphaDeg(1),alphaDeg(end)],[r(1),r(end)],'Marker','o','LineStyle','none','Color',myLineOne)
plot([alphaDeg(end),alphaDeg(end)+5],[r(end),r(end)+0.12],'Color',myGray25)
text(alphaDeg(end)+2,r(end)+0.17,['Global', char(10), 'Minimum'])
text(alphaDeg(1)+0.02,r(1)-0.07,['Local', char(10), 'Minimum'])
box off
set(gca,'XLim',[0,360])
try
for i = 0:5
switch i
case 0
plot([i*60,i*60+6],[min(r),min(r)+0.12],'Color',myGray25)
text(i*60,min(r)+0.14,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','left')
case 1
plot([i*60,i*60],[min(r),min(r)+0.06],'Color',myGray25)
text(i*60,min(r)+0.08,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','center')
case 2
plot([i*60,i*60],[min(r),min(r)+0.06],'Color',myGray25)
text(i*60,min(r)+0.08,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','center')
case 3
plot([i*60,i*60-20],[min(r),min(r)+0.12],'Color',myGray25)
text(i*60-14,min(r)+0.14,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','right')
case 4
plot([i*60,i*60+20],[min(r),min(r)+0.12],'Color',myGray25)
text(i*60+14,min(r)+0.14,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','left')
case 5
plot([i*60,i*60],[min(r),min(r)+0.06],'Color',myGray25)
text(i*60,min(r)+0.08,['$\alpha_{\text{init},',num2str(i),'}$'],'HorizontalAlignment','center')
end
end
% for i = 0:5
% % plot([i*360/6,i*360/6],[min(r),max(r)],,'LineStyle','--','Color',myGray25)
% % text(i*360/6,0.02
%
% if find(get(gca, 'XTick') == i*360/6)
%
% else
%
% set(gca, 'XTick', sort([i*360/6, get(gca, 'XTick')]));
% k = find(get(gca, 'XTick') == i*360/6);
% l = get(gca,'XTickLabel');
% l = {l{1:k-1},[],l{k:end}};
% set(gca,'XTickLabel',l);
% end
% xlims = get(gca,'XLim');
%
% j=1;
% stillrunning = 1;
% ticks = get(gca, 'XTick');
% labels = get(gca,'XTickLabel');
% while stillrunning
% if ticks(j) == i*360/6
% if j == 1
% tickresult = {string(['$\alpha_{init,',num2str(i),'}$'])};
% else
% tickresult(end+1) = {string(['$\alpha_{init,',num2str(i),'}$'])};
% end
%
% else
% if j == 1
% tickresult = {num2str(labels{j})};
% else
% tickresult(end+1) = {num2str(labels{j})};
% end
%
% end
% j = j+1;
% if j > numel(labels)
% stillrunning = 0;
% end
% end
%
% set(gca,'XTickLabel',tickresult);
%
%
% end
xlabel('$\alpha_{k,i}$ {[\SI{}{\degree}]}')
ylabel('Normalized Value $\tilde{J}_{j,i}/\min\tilde{J}_{j,i}$')
catch
blub =0;
end
%% Tikzn
matlab2tikz('filename','fitnessNWSA.tex',...
'height', '\figureheight', 'width', '\figurewidth', 'encoding', 'UTF8', 'showInfo', false, 'checkForUpdates', false, ...
'parseStrings', false, ... % switch off LaTeX parsing by matlab2tikz for titles, axes labels etc. ("greater flexibility", "use straight LaTeX for your labels")
'floatFormat', '%.4g', ... % limit precision to get smaller .tikz files
'noSize', false);
%
% axis off
%
% hold off
% box off % Box um die figure herum ausblenden
% mit legendflex hat man mehr M<EFBFBD>glichkeiten als mit MATLABs eigener
% legend-Funktion
% legendflex({'LF', 'UF'}, ...
% 'box', 'off', ...
% 'ncol', 1, ...
% 'nrow', 2, ...
% 'anchor', [3, 3], ...
% 'buffer', [-30, -30], ...
% 'xscale', 0.5, ...
% 'padding', [0, 0, 20], ...
% 'Color', [1, 1, 1], ...
% 'Interpreter', 'latex', ...
% 'fontsize', 11)
tightfig; % tightfig entfernt den wei<EFBFBD>en Rand um die figure herum
% for i = 1:length(ax)
% % decimal_comma(ax(i), 'XY') % f<EFBFBD>r deutsche Ver<EFBFBD>ffentlichungen kann hiermit der Dezimalpunkt durch ein Dezimal komma ersetzt werden
% myArrow(ax(i), 'y') % Die Funkion f<EFBFBD>gt je nach zweitem Argument einen Achsenpfeil hinzu
% end
% FileName_Res = './Figures/PathOptim'; % Dateiname f<EFBFBD>r LaTeX-Export definieren
% Plot2LaTeX(fig_Res, FileName_Res) % Plot2LaTeX erzeugt aus der figure eine SVG-Datei und daraus ein PDF + LaTeX-Datei f<EFBFBD>r den Text