基于增广拉格朗日交替方向法的矩阵秩最小化算法研究

针对含有较大奇异值的矩阵秩最小化问题,采用对数行列式函数代替核范数作为秩函数的非凸近似,应用增广拉格朗日交替方向法求解矩阵秩最小化问题。当罚参数β>1时,证明此算法产生的迭代序列收敛到原问题的稳定点。最后利用实际数据和随机数据,通过数值实验验证所提出的算法较现有的求解核范数矩阵秩最小化问题的算法更高效。

基于增广拉格朗日交替方向非精确牛顿法配电网电源机会约束分布式控制

传统配电网通过配电线路向下游负荷节点输送电能,但随着新能源的发展,配电网接入了大量分布式电源。通常这些电源通过逆变器与系统连接,如何调整逆变器有功功率和无功功率的输出才能更好地支持配电网运行是一个亟待解决的问题。以节点处潮流测量值为基础以最优化配电网潮流为目标设计了一种针对逆变器的控制策略,该策略的控制变量是分布式电源输出的有功功率和无功功率。然后将所提控制策略引入配电网机会约束的分布式的潮流方程中,采用增广拉格朗日交替方向非精确牛顿法(augmented Lagrangian alternating direction inexact Newton,ALADIN)分布式求解,确保配电网的电压水平和潮流在允许范围内。算例仿真表明:所提策略可以有效改善配电网的电压分布,并降低配电网的功率损耗。

配气凸轮优化设计的惩罚函数法和增广拉格朗日乘子法

将约束最优化问题的间接解法中有代表性的惩罚函数法和增广拉格朗日乘子法应用到配气机构五项式凸轮型线的最优化设计中 ,优化设计结果表明混合法 (内点法 )的求解精度最高 ,外点法的收敛速度最快 ,而增广拉格朗日乘子法的求解精度较高且收敛速度也较快 ,更适于用来求解此类问题 .

基于增广拉格朗日乘子法的水平井射孔密度分布研究

合理的孔眼密度分布能改善水平井入流剖面,有利于延缓水、气锥进。考虑水平井井筒内摩擦损失和加速损失的影响,基于Landman油藏渗流模型,建立了以孔眼位置为优化设计变量、均匀入流剖面为约束条件、水平井产量或生产压差为目标函数的射孔优化模型。采用增广拉格朗日乘子法对有限导流水平井的射孔密度分布进行优化研究。优化结果表明,为获得尽可能均匀的入流剖面,沿水平井跟端向指端方向射孔密度逐渐增加,约在井筒长度的3/5位置附近取得最大值,在趾端处降低;均匀入流剖面下的产量较均匀射孔水平井的产量低。

水平井射孔优化设计的增广拉格朗日乘子法

射孔参数优化能提高水平井开发效果。考虑射孔分布对水平井产能的影响,以Landman油藏稳态渗流模型为基础,以孔眼位置为优化设计变量,分别建立了以水平井产量最大和水平井生产端压力降最小为目标函数的优化模型。利用增广拉格朗日乘子法具有收敛速度快和求解精度高的特点,对无限导流水平井射孔分布进行优化研究。结果表明,优化射孔分布能有效地改善沿水平井井筒流入流量剖面;对一定的井底流压和产量,射孔水平井存在最佳的射孔分布。算例中,为得到最大产量或最小井底流压,射孔密度沿水平井井筒呈"U"型分布;若考虑沿水平井井筒流入流量剖面均匀,则射孔密度沿水平井井筒呈"∩"型分布,但产能略有降低。上述研究为水平井射孔分布优化设计提供了新方法。

结构可靠度的增广拉格朗日乘子算法

从结构可靠指标 β的几何意义出发 ,提出了相关正态随机向量下求解β的优化模型 ,并给出了求解β的增广拉格朗日乘子算法。在理论上论证了方法的可行性 ,数值实例说明该法是有效的。

基于改进增广拉格朗日乘子法的鲁棒性主成分分析

针对增广的拉格朗日乘子法在求解鲁棒性主成分分析,特别是当数据同时受到稀疏噪声和高斯噪声的干扰时,计算精度会降低,数据降维去噪任务不能很好完成的情况,提出改进的增广拉格朗日乘子法来解决上述问题.一是用基于最优乘子初始化的改进增广拉格朗日乘子法来提高算法的计算精度,二是针对鲁棒性主成分分析,提出一个带高斯噪声的凸优化模型.实验结果表明,本文提出的最优乘子初始化改进算法赋予增广的拉格朗日乘子法一个最优的拉格朗日乘子,从而提高算法的计算精度,而凸优化模型能够清晰地将高斯噪声和稀疏噪声从数据矩阵中分离出去,进而提高数据对高斯噪声的鲁棒性.

基于增广拉格朗日方法的电动汽车聚合商分散充电控制策略

在电动汽车保有量日益攀升的背景之下,研究了配电网中电动汽车聚合商的分散充电控制策略。考虑配电网的系统约束以及所辖电动汽车充电需求的约束,以分时电价机制下的电动汽车聚合商充电收益最大化为目标,建立了电动汽车聚合商的集中充电控制模型。针对集中控制策略在实际应用中所存在的通信量大、通信成本高、计算效率低以及用户隐私泄露等问题,在集中控制模型的基础上,构造增广拉格朗日函数,引入交替方向乘子法,最终提出了电动汽车聚合商的分散充电控制策略,实现了由个体电动汽车根据本地信息计算充电方案的目标。通过仿真结果验证了该分散充电控制策略可以保证电动汽车聚合商的充电收益最大化,而且有着较高的计算效率和较快的收敛速度。

基于增广拉格朗日乘子的快速高阶全变分图像去噪方法

高阶全变分图像去噪方法利用图像方向导数的可分L1范数,构建优化方程进行图像去噪,可以在去除图像噪声的同时有效保留图像中的细节信息。然而传统高阶全变分方法计算复杂度较高、耗时较长。针对此问题,提出了一种基于增广拉格朗日乘子的快速高阶全变分图像去噪方法。首先,利用Huber方程重建高阶全变分优化方程;其次,通过添加辅助变量及引入拉格朗日乘子,将优化方程转换为两个较易求解的子问题进行交替最小化迭代求解。实验证明,在相同条件下,与传统方法相比,基于增广拉格朗日乘子的高阶全变分图像去噪方法可以大幅提高运算速度,并且能在去除图像噪声的同时更好地保留图像边缘、纹理、细节等信息,获得视觉效果更好的去噪图像。

分裂增广拉格朗日收缩法移除SAR影像相干斑

针对SAR影像相干斑移除过程中影像纹理细节容易丢失的问题以及非凸保真项求解困难的问题,提出一种用分裂增广拉格朗日收缩法移除SAR影像相干斑的算法。首先,在分析SAR影像成像机理和统计特性的基础上,利用最大后验估计和总变分TV项,建立SAR图像相干斑移除问题的数学模型;然后,利用分裂增广拉格朗日收缩法,将模型转换为易于求解的双参数最优化的形式并用交替迭代法分解成2个子优化模型;最后,利用牛顿迭代法求解第1个子优化模型,利用对偶方法求解第2个子优化模型。利用武汉某地区高分三号影像验证了该算法的有效性。

基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析

本文提出了一种基于粒子群算法和增广拉格朗日乘子法的混合可靠性分析方法.该方法通过引入参数的不确定性和区间变量,得到一种概率-区间混合不确定模型,充分利用增广拉格朗日乘子法将有约束优化问题转化为无约束优化问题,基于此进行求解和结构可靠性分析.数值算例和工程实例验证了该算法在计算结构可靠性问题时对于线性和非线性的功能函数有良好的收敛性和较高的计算效率.

增广拉格朗日乘子法非严格成立的理论分析

对于增广拉格朗日乘子法,分析表明其解析解只有一个不等式约束的边界解严格成立,而其在可行域内的解析解在松弛变量为实数时存在,当松弛变量为虚数时不等式约束不满足,解析解不在可行域内,增广拉格朗日乘子法无效。当采用无约束最优化算法求解数值解时,在一定的条件下数值解在可行域内,增广拉格朗日乘子法有效,若条件不成立,则增广拉格朗日乘子法无效。本文在增广拉格朗日函数中加入松弛因子,修正了增广拉格朗日乘子法,使其具有一个在可行域内的严格成立的解析解,当松弛因子与终止条件的允许误差限满足一定的条件时,不等式约束满足,修正增广拉格朗日乘子法严格成立。数值分析实例验证了上述研究的有效性。

增广拉格朗日双边全变分压缩成像重构算法

针对基于全变分压缩成像算法重构的图像存在虚假边界以及边缘信息对比度低的问题,提出了一种基于全变分成像模型的增广拉格朗日双边全变分压缩成像重构算法。在全变分正则化思想基础上引入双边滤波技术,并加入拉格朗日函数算子,将目标函数转化为增广拉格朗日函数,利用交替方向法求解函数模型的最优解。迭代过程中选用最速下降法对梯度进行求解,对算法进行优化,提高算法运行速度。实验结果表明,算法改进后可以更加精确的重构出原始图像,重构图像的峰值信噪比提高2 dB,重构错误率降低10%,结构相似度提高0. 1,并且对噪声具有较好的鲁棒性。

基于拉格朗日乘子法的虚假数据攻击策略

虚假数据攻击面临掌握的电气参数存在误差,甚至不完整及量测数据中存在不良数据的问题,提出一种基于拉格朗日乘子法的虚假数据攻击策略。首先通过拉格朗日乘子法和增广状态估计法辨识不良数据和估计未知支路电抗,然后在凸松弛技术框架内,将传统的攻击单个量测点的次优虚假数据攻击向量模型转化为基追踪(BP)模型,最后采用交替方向乘子法(ADMM)快速求解次优攻击向量。以典型的IEEE节点测试系统为例进行仿真测试,仿真结果表明:与传统的线性规划算法相比,将攻击单个量测点的次优攻击向量模型转化为BP模型后,采用ADMM求解次优攻击向量具有更高的计算效率;电抗未知支路数量较少时,攻击成功率较高,但是状态变量的误差向量的标准差较小时,电抗未知支路数量对攻击成功率影响减弱;该方法不会显著增加攻击成本。

交替方向乘子法求解混合约束二次规划问题

针对混合约束中同时具有等式、不等式和简单凸集约束的二次规划问题,在消除不等式约束的基础上,通过引入新变量将问题等价转化为可分离优化模型,提出子问题具有封闭解形式的交替方向乘子法。数值实验结果表明,相对经典的方法,提出的方法在计算时间上有较明显的改进。

解凸优化问题的一类修正线性近似交替方向法

在解凸优化问题过程中,对已有文献的线性约束条件推广到非线性约束条件,运用了近似交替分解算法;新提出一类修正线性近似交替方向法,并进行了理论分析和和算例比较.

基于重加权快速交替方向法的频谱感知

在认知无线电网络中,由于深衰落和低信噪比的影响,单个认知用户的宽带频谱检测性能较差,且算法复杂度较高。针对该问题,提出一种基于重加权快速交替方向法的频谱感知算法。利用目标函数的凸性,通过求导简化辅助变量的更新过程。对目标函数进行线性化处理,增加一个二次项,使待估变量更新时部分项线性化的增广拉格朗日函数成为严格凸函数,并使用迭代软阈值算法进行求解。在目标项中增加大权值抑制信号中的非零元素,获得接近于最小?0范数的解。实验结果表明,该算法能有效提高低信噪比环境下的检测概率和检测速度。

去除稀疏和结构化噪声的交替方向增强拉格朗日算法

图像和视频去噪是数字图像处理的必要环节之一.为了去除图像和视频中广泛存在的稀疏噪声和结构化噪声,提出了一种分离低秩矩阵、稀疏矩阵和结构化矩阵的优化模型一主成分离群点追求.在交替方向最小化思想的基础上,利用增强拉格朗日乘子法求解主成分离群点追求模型,设计了求解模型的交替方向增强拉格朗日(ADAL)算法,加入了一种连续技术以提高算法的收敛速率.仿真实验结果表明,提出的模型和算法能够有效去除不同尺寸矩阵的不同比例的稀疏噪声和结构化噪声.

基于增广乘子法的混凝土面板堆石坝优化设计

建立了混凝土面板堆石坝优化设计的数学模型,以坝体几何控制参数为优化设计变量、坝体体积为优化目标函数、堆石体和面板的应力和变形为约束条件,采用增广拉格朗日乘子法进行了优化计算,得到了最优设计方案。优化方案的工程量比原设计方案降低了3.1%,经济效益显著。

求解绝对值方程组稀疏解的非精确交替方向法

寻求绝对值方程组Ax-|x|=b的最稀疏解,该问题被松弛为l_1范数最小化问题,进一步松弛为一个约束优化问题.利用非精确交替方向法求解上述约束优化问题,推导出了相关子优化问题的最优解公式,从而大大提高了计算速度.数值实验结果表明该方法是求解绝对值方程组稀疏解非常有效的算法.