A Filter Line Search Algorithm Based on an Inexact Newton Method for Nonconvex Equality Constrained Optimization

We propose an inexact Newton method with a filter line search algorithm for nonconvex equality constrained optimization. Inexact Newton＇s methods are needed for large-scale applications which the iteration matrix cannot be explicitly formed or factored. We incorporate inexact Newton strategies in filter line search, yielding algorithm that can ensure global convergence. An analysis of the global behavior of the algorithm and numerical results on a collection of test problems are presented.

On the Solution of the Eigenvalue Complementarity Problem by a Line Search Filter-SQP Algorithm

In this paper, the Eigenvalue Complementarity Problem (EiCP) with real symmetric matrices is addressed, which appears in the study of contact problem in mechanics. We discuss a quadratic programming formulation to the problem. The resulting problems are nonlinear programs that can be solved by a line search filter-SQP algorithm.

非线性方程组的一个不使用罚函数和filter的算法

给出了求解非线性方程组的一个新算法,首先将非线性方程组转化为一个非线性规划,再使用一个不使用罚函数和filter的算法求解这个非线性规划,在Jacobi矩阵一致列满秩的条件下证明由算法产生序列的极限点是非线性方程组的解.通过在算法中引进二阶校正技术来克服可能的Maratos效应,可以证明这个方法是局部超线性收敛的.

无约束优化问题的多重滤子线搜索信赖域方法

结合多重滤子、线搜索和非单调技术,对无约束优化问题提出新的非单调信赖域算法。当试验点迭代不成功时,采用多重滤子线搜索,尽量减少重新求解信赖域子问题的次数,从而降低了计算量。在一定的条件下,给出新算法的全局收敛性证明。

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.

大规模过程系统优化的一种改进简约空间SQP算法

为了提高简约空间序列二次规划算法的求解效率和稳定性,使其适于求解更大规模过程系统优化问题,提出了一种改进的大规模过程系统简约空间序列二次规划算法.算法采用新的基变换规则,根据基变换规则实时调整基变量,利用一种综合过滤线性搜索方法求取搜索步长,该搜索方法结合了传统搜索方法和过滤搜索方法的优点.改进算法被应用于部分小规模Benchmark算例和三个经典大规模算例求解,计算结果表明,本算法可以较大地减少迭代和函数估计次数,其求解效率远高于标准序列二次规划算法,且算法的稳定性也有较大提高.

改进的迭代卡尔曼滤波及其在全球导航星系统/惯导紧组合中的应用

为改善GNSS/INS(Global Navigation Satellite System/Inertial Navigation System)紧组合中非线性滤波器的稳定性和精度,基于Backtracking线搜索(BLS)方法提出一种新型的迭代容积卡尔曼滤波方法(BLS-ICKF)。首先建立Sigma点滤波方法的迭代框架,采用阻尼Newton迭代改善状态初始误差较大时的滤波更新精度,同时,为提高组合系统状态预测过程的鲁棒性定义了一种简化的迭代更新结构。实验和仿真结果表明,BLS-ICKF牺牲较小的时间复杂度较CKF的航向角误差减少约59%。

基于形态学滤波和邻域搜索的掌纹主线提取方法

为了给研究掌纹主线与疾病相关性提供一种客观的、具有一致性的、可重复的特征提取方法,提出了一种结合形态学滤波和邻域搜索的掌纹主线提取算法。算法提取手掌轮廓并对其进行归一化方向矫正和截取感兴趣区域ROI;提出一种新的平滑模板和3个特异性方向检测模板,利用形态学滤波法对掌纹主线进行粗提取;确定生长于粗提取主线上的搜索起始点,对掌纹ROI灰度图像在两个方向上采用邻域搜索算法提取掌纹主线。在公开掌纹数据库上进行实验,验证算法的有效性。实验结果表明:该算法能提取出完整、纯粹、自然的掌纹主线,有效屏蔽与主线不同方向上的干扰,避免了皱褶和噪声的错提取。

一种全局收敛的线搜索滤子SQP方法

对于求解不等式约束优化问题,将线搜索和滤子方法相结合提出了一种新的线搜索滤子序列二次规划(filterSQP)方法.该方法克服了传统的SQP方法二次子问题不相容的困难,并利用滤子避免了罚函数的使用.同时在合理条件下证明了此方法具有全局收敛性质.

复杂环境中电力线激光点云的自动提取

为了解决目前复杂环境下电力线提取精度及鲁棒性低的问题,提出了一种基于激光点云的电力线自动提取方法。通过主成分分析确定输电线路的主方向,将长距离输电走廊划分为多个空间网格,以应对地形起伏变化时植被点云对提取算法的干扰;再通过一种自顶向下的全新滤波算法剔除每个空间网格的地物点,根据点云密度分布差异实现电力线和电塔的自动分离;另外,提出半径搜索算法对分离后的结果进行处理,得到单条电力线的激光点云数据。结果表明,所提出的方法对电力线的提取精度高达99.69%,针对不同连接塔型和不同地形都具有很好的鲁棒性。该研究在输电通道空间结构的自动分析领域以及智能巡检领域具有良好的工程应用价值。

应用线搜索滤波器内点法求解最优协调电压控制问题

基于准稳态模型,协调电压控制问题表示为含连续-离散时间的微分-代数方程约束的最优控制模型。采用直接动态优化方法求解该代数-微分方程优化问题。利用Radau排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在每个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。引入一种改进的原对偶内点法求解该非线性规划模型。基于线搜索滤波器的内点法有着良好的收敛性能,能快速获得最优解。从IEEE 17机162节点系统的仿真结果看出,该方法能求出有效控制量以增强系统的长期电压稳定性。

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局部收敛性

作者在[10]中提出了一种半可行序列线性规划滤子方法.它将QP-free方法推广至混合约束优化问题上,并且保持对不等式约束的可行性,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.该算法只需求解四个具有相同系数矩阵的线性方程组以得到搜索方向.在一定程度上克服了序列二次规划方法的缺点.[10]中仅给出了全局收敛性.本文主要给出了该算法的局部超线性收敛性证明以及数值结果.

解不等式约束问题的不可行SSLE滤子算法

考虑将原不等式约束优化问题转化为与其等价的带等式约束的优化问题,并证明它们具有相同的KKT条件.转化后的问题要求其乘子是非负的,故其KKT条件与一般的等式约束优化问题不同.针对这种具有特定的等式约束优化问题,提出了一种求解不等式约束优化问题的不可行序列线性规划滤子方法.该算法只需求解两个具有相同系数矩阵的线性方程组以得到搜索方向,因此计算量较小.最后给出了该算法的全局收敛性证明和数值结果.

一类全局收敛的线搜索滤子算法

提出一类求解非线性规划问题的新的线搜索滤子方法。Lagrangian函数的梯度范数被引用到新方法的不可行测度中,可以加快收敛速度。在较温和的假设下,算法能搜索到的极限点中至少有一个为稳定点。最后,列出一些数值的计算结果。

一个修正的SQP-滤子方法(英文)

序列二次规划方法(SQP)是解决非线性规划问题最有效的算法之一,但是当QP子问题不可行时算法可能会失败.而且线搜索中的罚参数的选择通常比较困难.在文献[1]中,SQP方法得到了修正,使得QP子问题可行.在本文中,我们利用滤子技术避免了罚函数的使用同时提出了带线搜索的滤子方法,最终保证了SQP方法总是可行的,而且得到了方法的全局收敛性.

一种由滤子松弛化的序列二次规划算法

提出了一种新的线搜索罚函数方法。它将滤子方法与其相结合,事实上是滤子方法的一种应用。与以前的滤子方法不同,此法不需要可行性恢复阶段,在一定的假设条件下,它可以得到全局收敛性;通过二阶校正,还可以得到局部超线性收敛性。数值结果表明该方法是非常有效的。

非线性等式和有界约束最优化问题的仿射内点过滤线搜索算法

提出了求解变量有界的非线性等式约束最优化问题的过滤线搜索仿射内点算法.算法的总体收敛性和局部收敛速率的分析可参考文献[4].数值结果证实了算法的有效性.

一种求解带不等式约束优化问题的新滤子SQP算法

介绍了一种线搜索滤子SQP算法，在适当的条件下证明了它的全局收敛性。该算法无需使用罚函数作为价值函数，也不需要可行性恢复阶段，对滤子接受条件有所改进，使其更容易接受好的迭代步，数值结果表明它是非常的。

一簇修正的正割过滤线搜索方法解约束优化问题

结合过滤机制和内点法,提出了求解非负约束及非线性等式约束最优化问题的过滤原始对偶正割方法.数值结果证实了算法的有效性.

输送带跑偏检测方法研究

基于机器视觉的输送带跑偏检测方法检测的输送带边缘特征中包含伪边缘,现有研究难以识别伪边缘,且多场景适应性差。针对该问题,对输送带监控图像提取感兴趣区域(ROI)并进行归一化,采用较大阈值区间的Canny算法提取边缘特征点,以提高算法的场景适应性,并采用形态学滤波方法处理部分杂质及伪边缘;对于Canny算法无法检测到有效边缘的图像,对提取的ROI进行伽马变换和45,135°方向的梯度滤波,以增强边缘特征,之后进行基于Canny算法的特征点提取和形态学滤波。以边缘点像素值关系、邻域特征、紧密性特征,以及边缘线长度、相对位置、斜率等作为约束条件,采用基于分治搜索思想的直线筛选排序算法对提取的边缘特征点进行筛选及拟合,得到输送带实时边缘。将实时边缘的像素值与未发生跑偏时边缘像素值做差,得到当前跑偏的像素值。试验结果表明,针对多种场景下的输送带监控图像,基于Canny算法和直线筛选排序的输送带跑偏检测方法检测误差小于3个像素值,百张图像检测时间为6.9451 s,边缘计算机处理4路视频图像的CPU占有率为132%,满足现场输送带边缘检测的准确性、实时性要求。