البرمجة الخطية التربيعية المتسلسلة

البرمجة الخطية التربيعية المتسلسلة ( SLQP ) هي طريقة تكرارية لحل مسائل التحسين غير الخطية حيث تكون دالة الهدف والقيود قابلة للتفاضل مرتين بشكل مستمر . على غرار البرمجة التربيعية المتسلسلة (SQP)، تعتمد SLQP على حل سلسلة من مسائل التحسين الفرعية. ويكمن الفرق بين الطريقتين في التالي:

  • في SQP، كل مسألة فرعية هي برنامج تربيعي ، مع نموذج تربيعي للهدف يخضع لخطية القيود
  • في SLQP، يتم حل مسألتين فرعيتين في كل خطوة: برنامج خطي (LP) يُستخدم لتحديد مجموعة فعالة ، يليه برنامج تربيعي مقيد بالمساواة (EQP) يُستخدم لحساب الخطوة الكلية

يجعل هذا التفكيك SLQP مناسبًا لمشاكل التحسين واسعة النطاق، والتي تتوفر لها حلول فعالة لبرامج البرمجة الخطية و EQP، وهذه المشاكل أسهل في التوسع من البرامج التربيعية الكاملة.

يمكن اعتبارها مرتبطة بطرق شبه نيوتن ، ولكنها متميزة عنها .

أساسيات الخوارزميات

لنفترض مسألة برمجة غير خطية على النحو التالي:

مينxو(x)شارعب(x)0ج(x)=0.{\displaystyle {\begin{array}{rl}\min \limits _{x}&f(x)\\{\mbox{st}}&b(x)\geq 0\\&c(x)=0.\end{array}}}

دالة لاغرانج لهذه المسألة هي [ 1 ]

ل(x،λ،σ)=و(x)-λتيب(x)-σتيج(x)،{\displaystyle {\mathcal {L}}(x,\lambda ,\sigma )=f(x)-\lambda ^{T}b(x)-\sigma ^{T}c(x),}

أينλ0{\displaystyle \lambda \geq 0}وσ{\displaystyle \sigma }هي مضاعفات لاغرانج .

طور LP

في مرحلة البرمجة الخطية من برنامج SLQP، يتم حل البرنامج الخطي التالي:

ميندو(xك)+و(xك)تيدs.ت.ب(xك)+ب(xك)تيد0ج(xك)+ج(xك)تيد=0.// ج(x_{ك})^{T}د=0.\end{صفيف}}}

يتركأك{\displaystyle {\cal {A}}_{k}}يشير إلى المجموعة النشطة عند الوضع الأمثلدLP*{\displaystyle d_{\text{LP}}^{*}}من هذه المسألة، أي مجموعة القيود التي تساوي صفرًا عنددLP*{\displaystyle d_{\text{LP}}^{*}}. يُرمز إليه بـبأك{\displaystyle b_{{\cal {A}}_{k}}}وجأك{\displaystyle c_{{\cal {A}}_{k}}}المتجهات الفرعية لـب{\displaystyle b}وج{\displaystyle c}بما يتوافق مع عناصرأك{\displaystyle {\cal {A}}_{k}}.

مرحلة EQP

في مرحلة EQP من SLQP، يكون اتجاه البحثدك{\displaystyle d_{k}}يتم الحصول على قيمة الخطوة عن طريق حل البرنامج التربيعي المقيد بالمساواة التالي:

ميندو(xك)+و(xك)تيد+12دتيxx2ل(xك،λك،σك)دs.ت.بأك(xك)+بأك(xك)تيد=0جأك(xك)+جأك(xك)تيد=0.// _ {k})d\\\mathrm {st} &b_ {{\cal {A}}_ {k}}(x_ {k})+\nabla b_ {{\cal {A}}_ {k}}(x_ {k})^{T}d=0\\&c_{{\cal {A}}_ {k}}(x_ {k})+\nabla c_ {{\ cal {A}} _ {ك}} (x_ {ك}) ^ {T} د = 0.\end {صفيف}}}

لاحظ أن المصطلحو(xك){\displaystyle f(x_{k})}يمكن حذفها من دوال الهدف المذكورة أعلاه بالنسبة لمسائل التصغير، لأنها ثابتة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. خورخي نوسيدال وستيفن ج. رايت (2006). التحسين العددي . سبرينغر. ISBN 0-387-30303-0.

مراجع