求解一类逆鲁棒优化问题的牛顿型扰动方法

逆优化问题是指通过调整目标函数和约束中的某些参数使得已知的一个解成为参数调整后的优化问题的最优解.本文考虑求解一类逆鲁棒优化问题.首先,我们将该问题转化为带有一个线性等式约束,一个二阶锥互补约束和一个线性互补约束的极小化问题;其次,通过一类扰动方法来对转化后的极小化问题进行求解,然后利用带Armijo线搜索的非精确牛顿法求解每一个扰动问题.最后,通过数值实验验证该方法行之有效.     

基于参数李雅普诺夫函数的鲁棒预测控制器

针对多包描述的不确定系统,提出一种新的鲁棒约束预测控制器.离线设计时引入参数Lyapunov函数以减少单一Lyapunov函数设计时的保守性,得到多包系统Worst-case情况下性能最优的不变集,在线求解多包系统无穷时域性能指标的min-max优化问题.设计采用了时变的终端约束集,扩大了初始可行域,而且能够获得较优的控制性能.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于扩张状态观测器的轮式移动机器人抗饱和自适应滑模轨迹跟踪控制

针对带有输入饱和约束的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪问题,文章提出一种抗饱和自适应滑模控制方法.考虑到系统参数摄动和外部扰动等不确定因素对系统控制性能的影响,首先设计非线性扩张状态观测器来估计系统不确定因素,并基于估计值设计抗饱和自适应滑模控制器,消除系统的参数摄动、外部扰动和输入饱和约束对系统控制性能的影响.仿真对比结果验证了文章所提控制方法的优越性和有效性.     

基于参数化水平集法的材料非线性子结构拓扑优化

针对利用传统水平集法进行非线性结构拓扑优化计算过程复杂及计算效率低等问题,将参数化水平集方法引入材料非线性结构拓扑优化中。通过全局径向基函数插值初始水平集函数,建立了以插值系数为设计变量、结构的应变能最小为目标函数、材料用量为约束条件的材料非线性结构拓扑优化模型,利用有限元分析对材料非线性结构建立平衡方程,并用迭代法求解。同时,采用子结构法划分设计区域为若干个子区域,将全自由度平衡方程的求解分解为缩减的平衡方程和多个子结构内部位移的求解,减小了计算成本。算例表明,这种处理非线性关系的方法可以在保证数值稳定的同时提高计算效率,得到边界清晰、结构合理的拓扑优化构形。     

一种求解混合约束优化问题的半可行序列线性方程组滤子算法的全局收敛性

本文提出了一种半可行的序列线性方程组(SSLE)滤子方法.在文献[6]的基础上,将QP-free方法推广到混合约束优化问题,对不等式约束部分保持其可行性,而对等式约束部分用滤子方法处理,从而避免了罚参数的选取.本文提出的算法只需求解四个具有相同的非退化的系统矩阵的线性方程组以得到搜索方向.在一定程度上克服了SQP方法的缺点.另外,为了提高计算效率,算法中使用了χ -有效集.本文给出了该算法的全局收敛性证明.     

并行求解约束优化问题的QP-free型算法

针对约束块可分的最优化问题,引入序列线性方程组方法和有效集策略,提出了一个求解约束块可分优化问题的QP-free型并行变量分配（PVD）算法.算法中用三个系数具有对称结构的线性方程组来代替PVD算法中的二次规划问题以求解线搜索方向,避免了约束不相容,减小了计算量.并且算法不要求约束是凸的.最后证明了QP-free型PVD算法的全局收敛性.     

求解带箱子集约束的非光滑全局优化问题的填充函数方法

提出了一个求解带箱子集约束的非光滑全局优化问题的填充函数方法.构造的填充函数只包含一个参数,且此参数在迭代过程中容易调节.分析了填充函数的理论性质,在此基础上设计了填充函数算法.数值计算验证了该算法的有效性.     

二次规划逆问题的牛顿方法

针对二次规划逆问题,将其表达为带有互补约束的锥约束优化问题.借助于对偶理论,将问题转化为变量更少的线性互补约束非光滑优化问题.通过扰动的方法求解转化后的问题并证明了收敛性.采用非精确牛顿法求解扰动问题,给出了算法的全局收敛性与局部二阶收敛速度.最后通过数值实验验证了该算法的可行性.     

支持向量机中一种参数优化选取方法

本文给出一种支持向量机中的参数优化选取方法. 它是通过遗传算法和确定性算法相结合解平衡约束优化问题,求出二分类支持向量机(SVM)中的正则参数C,本文将C作为优化问题中的变量来处理.遗传算法用来求解以C为变量的优化问题, 而确定性算法对每一个C值求解约束.数值计算的结果表明,用文中所述的方法求得的C值能明显提高支持向量机的泛化性能.     

不等式约束优化基于新型积极识别集的SQCQP算法

本文提出一个新的求解非线性不等式约束优化问题的罚函数型序列二次约束二次规划(SQCQP)算法.算法每次迭代只需求解一个凸二次约束二次规划(QCQP)子问题,且通过引入新型积极识别集技术,QCQP子问题的规模显著减小,从而降低计算成本.在不需要函数凸性等较弱假设下,算法具有全局收敛性.初步的数值试验表明算法是稳定有效的.     

连续化方法求解约束凸规划问题

1．引言大型规划问题数值求解一直是计算数学工作者感兴趣的课题之一．针对大型约束规划问题,1991年李兴斯山提出凝聚函数法,该方法用光滑的凝聚函数逼近非光滑的极大值函数,从而把多个约束函数转化为带参数的单个光滑函数约束,从而降低了问题的规模．近年来,K3］研究了凸规划问题的凝聚函数法的收敛性,在目标函数强凸性及对一般凸规划研究了收敛性质．向讨论了可行解集有界的线性规划问题的凝聚函数求解算法并证明了收效性定理．上述文章均预先把凝聚参数取得充分小,然后对固定参数的单约束近似问题进行求解．一般地,凝聚参数取得…     

基于并行计算的多方向强次可行模松弛SQP算法

本文研究求解非线性约束优化问题.利用多方向并行方法,提出了一个新的强次可行模松弛序列二次规划(SQP)算法.数值试验表明,迭代次数和计算时间少于只取单一参数的传统算法.     

导数振荡与应变能极小的平面分段三次参数Hermite插值

由于分段三次参数Hermite插值的切矢往往被作为变量,故可对其进行优化以使得构造的插值曲线满足特定的要求.为了构造兼具保形性与光顺性的平面分段三次参数Hermite插值曲线,给出了一种通过同时极小化导数振荡和应变能来确定切矢的方法.首先以导数振荡函数和应变能函数为双目标建立了切矢满足的方程系统;然后证明了方程系统存在唯一解,并给出了解的具体表达式;最后给出了误差分析,并通过数值算例表明方法的有效性.结果表明,相对于导数振荡极小化方法和应变能极小化方法,所提出的导数振荡和应变能极小化方法同时兼顾了平面分段三次参数Hermite插值曲线的保形性和光顺性.     

考虑时变状态约束与输入饱和的PMSM随机系统指令滤波控制

针对考虑时变状态约束和输入饱和的永磁同步电机随机系统的位置跟踪控制问题,提出了一种基于障碍Lyapunov函数的指令滤波反步控制方案.首先,构造障碍Lyapunov函数以保证电流、转速等状态量不违反时变约束条件.随后,利用模糊逻辑理论处理电机随机系统中的未知非线性项.此外,采用了指令滤波技术与误差补偿机制相结合的方法,不仅解决了传统反步法中出现的“计算爆炸”问题,而且消除了滤波误差的影响.仿真结果表明该控制器能有效抑制输入饱和与随机扰动的影响,提高系统的控制性能,同时能够保证电机系统所有状态在给定的约束范围内.     

向量参变量的约束集族最大元的通有稳定性

利用集值映射方法定义约束广义最大元,在约束条件和向量参变量意义下,讨论了约束最大元映射、向量参数扰动时,特别是约束条件受到扰动时,向量参变量的约束集族最大元的通有稳定性,在最广的扰动下,获得了通有稳定性定理.     

基于迭代投影的梯度硬阈值追踪算法

梯度硬阈值追踪算法是求解稀疏优化问题的有效算法之一.考虑到算法中投影对最优解的影响,提出一种比贪婪策略更好的投影算法是很有必要的.针对一般的稀疏约束优化问题,利用整数规划提出一种迭代投影策略,将梯度投影算法中的投影作为一个子问题求解.通过迭代求解该子问题得到投影的指标集,并以此继续求解原问题,以提高梯度硬阈值追踪算法的计算效果.证明了算法的收敛性,并通过数值实例验证了算法的有效性.     

接触表面中多场耦合方程的边界层特征解

介绍由约束场和受重力影响的对流扰动耦合而成的衰减平衡向量场动力学方程的渐近求解.为分析实验室内微观与自然界中宏观现象的正则和奇异扰动问题.运用复合尺度方法进行Fourier调和分析、尺度变化,并引进新的参数,将一个复杂的三维约束耦合动力学方程降维投影并转化成复空间里一维的边界层问题.通过渐近摄动分析,给出多场耦合中扰动问题的特征函数边界层解法,在例2中对流场扰动问题分析,得出从指数振荡解过渡到代数解的转点.进一步分析计算非线性特征值问题并做了渐近摄动分析,最后给出多场耦合中扰动问题的特征值边界层解法.最后,特征关系式的各参数表明其在接触表面中对动力衰变的关键影响.     

线性常微分方程的全局误差估计和优化求解方法

线性常微分方程初值问题求解在许多应用中起着重要作用.目前,已存在很多的数值方法和求解器用于计算离散网格点上的近似解,但很少有对全局误差(global error)进行估计和优化的方法.本文首先通过将离散数值解插值成为可微函数用来定义方程的残差;再给出残差与近似解的关系定理并推导出全局误差的上界;然后以最小化残差的二范数为目标将方程求解问题转化为优化求解问题;最后通过分析导出矩阵的结构,提出利用共轭梯度法对其进行求解.之后将该方法应用于滤波电路和汽车悬架系统等实际问题.实验分析表明,本文估计方法对线性常微分方程的初值问题的全局误差具有比较好的估计效果,优化求解方法能够在不增加网格点的情形下求解出线性常微分方程在插值解空间中的全局最优解.     

LMI优化的一种原对偶中心路径算法

系统和控制理论中许多重要的问题,都可转化为具有线性目标函数、线性矩阵不等式约束的LMI优化问题,从而使其在数值上易于求解.本文给出一种求解LMI优化问题的原对偶中心路径算法,该算法利用牛顿方法求解中心路径方程得到牛顿系统,并将该牛顿系统对称化以避免得到非对称化的搜索方向.文章详细分析了算法的计算复杂性.     

关于非线性等式约束优化问题的一点注记

给出了一种求解非线性约束优化问题的算法.利用Lagrange函数,将非线性约束优化问题转化为无约束优化问题,从而得到解决.方法仅仅依靠求解一个线性方程组来求解,因此使得计算量减小,计算速度变快.在一定条件下,给出算法的收敛性证明.数值试验表明方法是有效的.