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二次约束二次优化问题的惩罚半定规划。 (英语) Zbl 1462.65068号

摘要:本文针对非凸二次约束二次规划(QCQPs)给出了一种新的惩罚半定规划方法。为了获得非凸QCQP的可行解和近最优解,我们在凸松弛目标中加入了惩罚项。我们引入了广义线性独立约束限定(GLICQ)准则,并证明了任何与可行集足够接近的GLICQ正则点都可以用来构造适当的惩罚项并恢复可行解。受这些结果的启发,我们开发了一个启发式序列程序,该程序保留了可行性,旨在提高每次迭代的目标值。大规模系统辨识问题的数值实验以及二次规划库中的基准实例证明了所提出的惩罚半定规划在寻找非凸QCQP的近似最优解方面的能力。

MSC公司:

65克05 数值数学规划方法
90C26型 非凸规划,全局优化
90C22型 半定规划
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参考文献:

[1] 艾哈迈迪,AA;Majumdar,A.,《DSOS和SDSOS优化:平方和和和半定优化的更易处理的替代方案》,SIAM J.Appl。阿尔盖布。地理。,3, 2, 193-230 (2019) ·Zbl 1465.90061号
[2] Aittomaki,T.,Koivunen,V.:通过四次多项式最小化进行光束模式优化。2009年IEEE/SP第15次统计信号处理研讨会,第437-440页。IEEE(2009)
[3] Alizadeh,F。;Goldfarb,D.,二阶锥规划,数学。程序。,95, 1, 3-51 (2003) ·兹比尔1153.90522
[4] ApS M:MATLAB手册的MOSEK优化工具箱。版本8.1。http://docs.mosek.com/8.1/toolbox/index.html (2017)
[5] Ashraphijuo,M.,Madani,R.,Lavaei,J.:通过有限个凸程序描述秩约束可行性问题。2016年IEEE第55届决策与控制会议(CDC),第6544-6550页。IEEE(2016)
[6] 阿塔姆蒂尔克,A。;纳拉亚南,V。;菲舍蒂,M。;Williamson,DP,圆锥混合整数规划的切割,整数规划和组合优化,16-29(2007),海德堡:Springer,Heidelberg·Zbl 1136.90518号
[7] 奥布里,A。;De Maio,A。;江,B。;Zhang,S.,通过复数四次优化实现认知雷达的模糊函数成形,IEEE Trans。信号处理。,61, 22, 5603-5619 (2013) ·Zbl 1393.94165号
[8] Bandeira,A.S.,Boumal,N.,Singer,A.:角同步最大似然半定松弛的紧性。arXiv预印arXiv:1411.3272(2014)·Zbl 1365.90188号
[9] 鲍,X。;内华达州萨希尼迪斯;Tawarmalani,M.,二次约束二次规划的半定松弛:回顾与比较,数学。程序。,129, 129-157 (2011) ·Zbl 1232.49035号
[10] Belotti,P.,COUENNE:用户手册(2013),技术代表:技术报告,里海大学,技术代表。
[11] Bienstock,D。;Munoz,G.,多项式优化问题的LP公式,SIAM J.Optim。,28, 2, 1121-1150 (2018) ·兹比尔1395.80005
[12] Burer,S。;Vandenbussche,D.,通过半定松弛求解非凸二次规划的有限分枝定界算法,数学。程序。,113, 2, 259-282 (2008) ·Zbl 1135.90034号
[13] Burer,S.,Ye,Y.:一类(随机和非随机)非凸二次规划的精确半定公式。arXiv预印arXiv:1802.02688(2018)·Zbl 1445.90073号
[14] Burgdorf,S.,Laurent,M.,Piovesan,T.:关于量子着色的完全正半定锥和线性近似的闭包。arXiv预印本arXiv:1502.02842(2015)·Zbl 1372.81026号
[15] 坎迪斯,EJ;Recht,B.,通过凸优化实现精确矩阵补全,Found。计算。数学。,9, 6, 717-772 (2009) ·Zbl 1219.90124号
[16] 坎迪斯,EJ;斯特罗默,T。;Voroninski,V.,《相位提升:通过凸规划从幅度测量中准确稳定地恢复信号》,Commun。纯应用程序。数学。,66, 8, 1241-1274 (2013) ·Zbl 1335.94013号
[17] 坎迪斯,EJ;Eldar,YC;斯特罗默,T。;Voroninski,V.,《通过矩阵补全进行相位恢复》,SIAM Rev.,57,2,225-251(2015)·Zbl 1344.49057号
[18] 陈,C。;阿塔姆蒂尔克,A。;Oren,SS,《复变量有界非凸QCQP的空间分枝切割方法》,数学。程序。,165, 2, 549-577 (2017) ·Zbl 1380.65102号
[19] 陈,CY;Vaidyanathan,P.,《利用扩展目标和杂波的先验信息优化Mimo雷达波形》,IEEE Trans。信号处理。,573533-3544(2009年)·Zbl 1391.94666号
[20] 陈,J。;Burer,S.,通过完全正规划全局求解非凸二次规划问题,数学。程序。计算。,4, 1, 33-52 (2012) ·Zbl 1257.90065号
[21] Cid,C.,Murphy,S.,Robshaw,M.:高级加密标准的计算和代数方面。摘自:第七届科学计算中的计算机代数国际研讨会论文集——CASC,第2004卷(2004)·Zbl 1130.68047号
[22] Cid,C.、Murphy,S.、Robshaw,M.J.(2005)AES的小规模变体。摘自:《快速软件加密国际研讨会》,第145-162页。施普林格·Zbl 1140.94330号
[23] Courtois,N.T.,Pieprzyk,J.:具有超定义方程组的分组密码的密码分析。摘自:《密码学和信息安全理论与应用国际会议》,第267-287页。斯普林格(2002)·Zbl 1065.94543号
[24] Deza,M。;Laurent,M.,切割多面体的应用,J.Compute。申请。数学。,55, 2, 217-247 (1994) ·Zbl 0826.52013号
[25] Fattahi,S.,Sojoudi,S.:数据驱动的稀疏系统识别。收录:第56届Allerton通信、控制和计算年会(Allerton)。IEEE(2018)
[26] Fattahi,S。;Fazelnia,G。;Lavaei,J。;Arcak,M.,将最优集中控制器转换为近全局最优静态分布式控制器,IEEE Trans。自动。控制,64,1,66-80(2018)·兹比尔1423.93415
[27] Fazelnia,G。;马达尼,R。;A.卡尔巴特。;Lavaei,J.,最优分布控制问题的凸松弛,IEEE Trans。自动。控制,62,1,206-221(2017)·Zbl 1359.90087号
[28] Fogel,F.,Waldspurger,I.,dAspremont,A.:成像问题的相位恢复。摘自:《数学规划计算》,第1-25页(2013年)
[29] Furini,F。;Traversi,E。;贝洛蒂,P。;Frangioni,A。;Gleixner,A。;古尔德,北。;自由,L。;Lodi,A。;米塞纳,R。;Mittelmann,H。;北萨希尼迪斯。;Vigerske,S。;Wiegele,A.,QPLIB:二次编程实例库,数学。程序。计算。,11, 237-310 (2019) ·Zbl 1435.90099
[30] GAMS开发公司:通用代数建模系统(GAMS)24.2.1版。美国华盛顿特区,http://www.gams.com/ (2013)
[31] Gershman,AB;新泽西州西迪罗普洛斯;沙巴兹帕纳希,S。;本特森,M。;Ottersten,B.,《基于凸优化的波束形成:从接收到传输和网络设计》,IEEE信号处理。Mag.,27,3,62-75(2010)
[32] 墨西哥戈曼斯;Williamson,DP,使用半定规划求解最大割和可满足性问题的改进近似算法,J.ACM(JACM),42,6,1115-1145(1995)·Zbl 0885.68088号
[33] 他,S。;罗,Z。;聂,J。;Zhang,S.,不定齐次二次优化的半定松弛界,SIAM J.Optim。,19, 503-523 (2008) ·Zbl 1180.90218号
[34] He,S。;李,Z。;Zhang,S.,二次约束齐次多项式优化的近似算法,数学。程序。,125, 353-383 (2010) ·兹比尔1206.90124
[35] JJ Hilling;Sudbery,A.,《多体纠缠的几何度量和超矩阵的奇异值》,J.Math。物理。,51, 7, 072102 (2010) ·Zbl 1311.81026号
[36] Ibaraki,S.,Tomizuka,M.:用随机搜索解决BMI问题的秩最小化方法。收录于:2001年美国控制会议记录。(目录号01CH37148),第3卷,第1870-1875页。IEEE(2001)
[37] Josz,C。;Molzahn,DK,《实变量和复变量大规模多项式优化的Lasserre层次结构》,SIAM J.Optim。,28, 2, 1017-1048 (2018) ·兹比尔1395.90196
[38] Kheirandishfard,M.、Zohrizadeh,F.、Adil,M.和Madani,R.(2018a)。双线性矩阵不等式的凸松弛第二部分:在最优控制综合中的应用。致:IEEE第57届决策与控制年会(CDC)
[39] Kheirandishfard,M.、Zohrizadeh,F.、Adil,M.和Madani,R.:双线性矩阵不等式的凸松弛第二部分:在最优控制综合中的应用。参见:2018年IEEE决策与控制会议(CDC),第75-82页。IEEE(2018年b)
[40] Kheirandishfard,M.,Zohrizadeh,F.,Madani,R.:双线性矩阵不等式的凸松弛第一部分:理论结果。致:IEEE第57届决策与控制年会(CDC)(2018c)
[41] Kim,S。;Kojima,M.,通过SDP和SOCP松弛的一些非凸二次优化问题的精确解,计算。最佳方案。申请。,26, 2, 143-154 (2003) ·邮编:1043.90060
[42] Kim,S。;小岛,M。;Yamashita,M.,正半定约束的二阶锥规划松弛,Optim。方法软件。,18, 535-541 (2003) ·Zbl 1142.90466号
[43] Lasserre,J.B.:非线性0-1程序的显式精确SDP松弛。摘自:《整数规划与组合优化》,第293-303页。施普林格(2001a)·Zbl 1010.90515号
[44] Lasserre,JB,多项式全局优化与矩问题,SIAM J.Optim。,11, 796-817 (2001) ·Zbl 1010.90061号
[45] Lasserre,JB,稀疏多项式优化中的收敛SDP松弛,SIAM J.Optim。,17, 822-843 (2006) ·Zbl 1119.90036号
[46] 洛朗,M。;Piovesan,T.,在完全正半定锥上使用线性优化的量子图参数的二次曲线方法,SIAM J.Optim。,25, 4, 2461-2493 (2015) ·Zbl 1329.15066号
[47] 李,Z。;He,S。;Zhang,S.,多项式优化的近似方法:模型、算法和应用(2012),柏林:施普林格,柏林·Zbl 1298.90003号
[48] Lovász,L。;Schrijver,A.,矩阵和集函数锥与0-1优化,SIAM J.Optim。,1, 2, 166-190 (1991) ·Zbl 0754.90039号
[49] 罗,Z。;西迪罗普洛斯,N。;曾,P。;Zhang,S.,齐次二次约束二次优化的近似界,SIAM J.Optim。,18, 1-28 (2007) ·Zbl 1156.90011号
[50] 罗,ZQ;Wk,马;因此,AMC;Ye,Y。;张,S.,二次优化问题的半定松弛,IEEE信号处理。Mag.,27,3,20(2010)
[51] Madani,R.,Fazelnia,G.,Lavaei,J.:任意多项式优化问题半定松弛的秩2矩阵解。预印本(2014)
[52] Madani,R.,Lavaei,J.,Baldick,R.:任意网络上潮流问题的凸化。摘自:2015年IEEE第54届决策与控制会议(CDC),第1-8页。IEEE(2015年a)
[53] 马达尼,R。;Sojoudi,S。;Lavaei,J.,最优潮流问题的凸松弛:网格网络,IEEE Trans。电力系统。,30, 1, 199-211 (2015)
[54] 马达尼,R。;阿什拉菲朱奥,M。;Lavaei,J.,意外约束最优潮流问题的圆锥松弛承诺,IEEE Trans。电力系统。,31, 2, 1297-1307 (2016)
[55] Madani,R.,Atamtürk,A.,Davoudi,A.:网格调度的可伸缩半定松弛方法。arXiv预印arXiv:1707.03541(2017a)
[56] 马达尼,R。;Sojoudi,S。;Fazelnia,G。;Lavaei,J.,使用凸优化寻找稀疏线性矩阵不等式的低阶解,SIAM J.Optim。,27, 2, 725-758 (2017) ·Zbl 1365.90185号
[57] Majumdar,A.、Ahmadi,A.A.、Tedrake,R.:使用DSOS和SDSOS编程控制和验证高维系统。2014年IEEE第53届决策与控制年会(CDC),第394-401页。IEEE(2014)
[58] Mariere,B。;罗,ZQ;Davidson,TN,通过凸优化实现盲恒模均衡,IEEE Trans。信号处理。,51, 3, 805-818 (2003) ·Zbl 1369.94396号
[59] Mohammad-Nezhad,A。;Terlaky,T.,半定优化的舍入过程,Oper。Res.Lett.公司。,47, 1, 59-65 (2019) ·Zbl 1476.90234号
[60] Mu,C。;Zhang,Y。;Wright,J。;Goldfarb,D.,《可扩展稳健矩阵恢复:Frank-Wolfe满足近端方法》,SIAM J.Sci。计算。,38、5、A3291-A3317(2016)·Zbl 1348.90465号
[61] Muramatsu,M。;铃木,T.,最大割问题的新二阶锥规划松弛,J.Oper。Res.Soc.Jpn.公司。,46164-177(2003年)·Zbl 1109.90337号
[62] Murphy,S.,Robshaw,M.J.:AES中的基本代数结构。摘自:年度国际密码学会议,第1-16页。斯普林格(2002)·Zbl 1026.94537号
[63] 纳塔拉扬。K.,Shi,D.,Toh,K.C.:随机二次无约束二元优化的惩罚二次凸重排方法。在线优化(2013)
[64] Nesterov,Y.,半定松弛和非凸二次优化,Optim。方法软件。,9, 141-160 (1998) ·Zbl 0904.90136号
[65] Nesterov,Y.,Nemirovskii,A.:凸规划中的内点多项式算法(第13卷)。SIAM(1994)·Zbl 0824.90112号
[66] 帕普,D。;Alizadeh,F.,代数中平方和锥的半定特征,SIAM J.Optim。,23, 3, 1398-1423 (2013) ·Zbl 1304.90156号
[67] Pereira,J.,Ibrahimi,M.,Montanari,A.:随机微分方程的学习网络。摘自:《神经信息处理系统进展》,第172-180页(2010年)
[68] Percenter,F.,Parrilo,P.:面部部分缩小:通过psd锥体近似值简化等效SDPS。数学规划,第1-54页(2014年)·Zbl 1405.90098号
[69] Rotkowitz,M。;Lall,S.,分散控制中凸问题的特征,IEEE Trans。自动。控制,50,121984-1996(2005)·兹比尔1365.93020
[70] Sarkar,T.,Rakhlin,A.:线性动力系统的学习速度有多快?arXiv预印arXiv:1812.01251(2018)
[71] 谢拉利,HD;Adams,WP,零规划问题的连续和凸壳表示之间的松弛层次,SIAM J.离散数学。,3, 3, 411-430 (1990) ·Zbl 0712.90050号
[72] Sherali,H.D.,Adams,W.P.:解决离散和连续非凸问题的重新公式化线性化技术,第31卷。柏林施普林格出版社(2013)·Zbl 0926.90078号
[73] Singer,A.,通过特征向量和半定规划实现角度同步,应用。计算。谐波分析。,30, 1, 20-36 (2011) ·Zbl 1206.90116号
[74] Sojoudi,S.,Lavaei,J.:关于图上非线性优化的半定松弛的精确性:第一部分。2013年IEEE第52届决策与控制年会,第1043-1050页。IEEE(2013年a)
[75] Sojoudi,S.,Lavaei,J.:关于图上非线性优化的半定松弛的精确性:第二部分。2013年IEEE第52届决策与控制年会(CDC),第1043-1050页。IEEE(2013年b)
[76] Tawarmalani,M。;内华达州萨希尼迪斯,《全局优化的多面体分枝切割方法》,数学。程序。,103, 225-249 (2005) ·Zbl 1099.90047号
[77] O.托克。;Ozbay,H.,关于多维系统中纯复杂计算和相关问题的复杂性,IEEE Trans。自动。控制,43,3,409-414(1998)·Zbl 0905.93018号
[78] 王,YS;Matni,N。;Doyle,JC,《大型系统的可分离和局部系统级综合》,IEEE Trans。自动。控制,63,12,4234-4249(2018)·兹比尔1423.93124
[79] 王,YS;Matni,N。;Doyle,JC,控制器综合的系统级方法,IEEE Trans。自动。控制,64,10,4079-4093(2019)·Zbl 1482.93194号 ·doi:10.1109/TAC.2018.2890753
[80] Ye,Y.,具有凸二次约束的近似全局二次优化,J.global Optim。,15, 1-17 (1999) ·Zbl 0953.90040号
[81] Ye,Y.,带界和二次约束的近似二次规划,数学。程序。,84, 219-226 (1999) ·Zbl 0971.90056号
[82] 张,S.,二次最大化与半定松弛,数学。程序。,87, 453-465 (2000) ·Zbl 1009.90080号
[83] 张,S。;黄,Y.,复二次优化与半定规划,SIAM J.Optim。,87, 871-890 (2006) ·Zbl 1113.90115号
[84] Zohrizadeh,F.,Kheirandishfard,M.,Nasir,A.,Madani,R.:带交流输电约束的机组组合顺序松弛。在:IEEE第57届决策与控制年会(CDC)(2018a)
[85] Zohrizadeh,F.,Kheirandishfard,M.,Quarm,E.,Madani,R.:最优潮流问题的惩罚抛物线松弛法。致:IEEE第57届决策与控制年会(CDC)(2018b)
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