×

直接最优控制中产生的KKT矩阵的因子分解及其更新过程。 (英语) Zbl 1276.90046号

摘要:用于动态或离散过程最优控制问题的二次规划通常涉及高度分块结构的Hessian矩阵和约束矩阵,可通过有效的数值方法加以利用。在内点方法中,这是通过高级稀疏对称不定因式分解码的广泛使用而优雅地实现的。然而,对于活动集方法,传统的稠密矩阵技术需要在每次活动集迭代中更新基矩阵,从而在几次更新后失去稀疏结构。这一贡献提出了一种新的KKT矩阵分解方法,该矩阵产生于最优控制的主动集方法。它完全尊重块结构,没有任何填充。对于这种因式分解,矩阵更新是针对所有活动集变化的情况推导的。这允许设计高效的块结构主动集方法,用于具有长时间或多控制参数的最优控制和模型预测控制问题。

MSC公司:

90立方厘米20 二次规划
90立方 非线性规划
93B40码 系统理论中的计算方法(MSC2010)
15A23型 矩阵的因式分解
65平方英尺 线性系统和矩阵反演的直接数值方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Albersmeyer,J.,Bock,H.:大型动态系统的高效灵敏度生成。爱尔兰根大学SPP 1253预印本技术报告(2009年)
[2] Anderson,E.,Bai,Z.,Bischof,C.,Blackford,S.,Demmel,J.,Dongarra,J.、Du Croz,J.和Greenbaum,A.,Hammarling,S.、McKenney,A.和Sorensen,D.:《LAPACK用户指南》,第三版。费城工业和应用数学学会(1999年)·Zbl 0934.65030号
[3] Bartlett R.,Biegler L.:QPShur:用于大规模结构化凸二次规划算法的对偶活动集Schur补码方法。最佳方案。工程7,5–32(2006)·Zbl 1167.90615号 ·doi:10.1007/s11081-006-6588-z
[4] Bartlett,R.,Wächter,A.,Biegler,L.:模型预测控制的主动集与内点策略。摘自:《美国控制会议论文集》,伊利诺伊州芝加哥,第4229-4233页(2000年)
[5] Benzi M.,Golub G.,Liesen J.:鞍点问题的数值解。数字学报14,1-137(2005)·Zbl 1115.65034号 ·doi:10.1017/S0962492904000212
[6] Best M.:求解参数二次规划问题的算法。收录于:Fischer,H.、Riedmüller,B.、Schäffler,S.(编辑)《应用数学与并行计算——Klaus Ritter的Festschrift》,第3章,第57-76页。Physica-Verlag,海德堡(1996)·Zbl 0906.65064号
[7] Bock,H.,Plitt,K.:直接求解最优控制问题的多重打靶算法。摘自:第九届国际会计师联合会世界大会会议记录,第242-247页。布达佩斯佩加蒙出版社(1984)
[8] Bock H.,Diehl M.,Kostina E.,Schlöder J.:DAE的约束最优反馈控制。收录人:Biegler,L.、Ghattas,O.、Heinkenschloss,M.、Keyes,D.、van Bloemen Waanders,B.(编辑)《实时PDE-Constrained优化》,第1章,第3-24页。SIAM,费城(2007)·Zbl 1248.93071号
[9] Davis T.:算法832:UMFPACK–一种具有列预排序策略的非对称模式多面方法。ACM事务处理。数学。柔和。30, 196–199 (2004) ·Zbl 1072.65037号 ·doi:10.1145/992200.992206
[10] Davis T.,Hager W.:稀疏Cholesky因子分解的多秩修改。SIAM J.矩阵分析。申请。22(4), 997–1013 (2000) ·Zbl 1049.65021号 ·doi:10.1137/S0895479899357346
[11] Diehl M.、Bock H.、Schlöder J.、Findeisen R.、Nagy Z.、Allgöwer F.:微分代数方程控制过程的实时优化和非线性模型预测控制。J.程序。合同。12(4), 577–585 (2002) ·doi:10.1016/S0959-1524(01)00023-3
[12] Diehl M.、Kuehl P.、Bock H.、Schlöder J.:Schnelle Algorithmen für die Zustands-und Parameterschätzung auf beeegten Horizonten。Automatisierungstechnik自动化技术54(12),602–613(2006)
[13] Duff I.:MA57–稀疏对称定和不定系统的求解代码。ACM事务处理。数学。柔和。30(2), 118–144 (2004) ·Zbl 1070.65525号 ·doi:10.1145/992200.992202
[14] Duff I.,Reid J.:不定稀疏对称线性方程的多面解。ACM事务处理。数学。柔和。9(3), 302–325 (1983) ·Zbl 0515.65022号 ·数字对象标识代码:10.1145/356044.356047
[15] Eldersveld S.和Saunders M.:大型线性规划的block-LU更新。SIAM J.矩阵分析。申请。13, 191–201 (1992) ·Zbl 0753.65050号 ·数字对象标识代码:10.1137/0613016
[16] Ferreau H.、Bock H.、Diehl M.:克服显式MPC局限性的在线主动集策略。《国际鲁棒非线性控制杂志》18(8),816–830(2008)·Zbl 1284.93100号 ·doi:10.1002/rnc.1251
[17] Fletcher R.:实用优化方法,第2版。奇切斯特·威利(1987)·Zbl 0905.65002号
[18] Fletcher,R.:解决二次规划中的退化问题。数值分析报告NA/135,苏格兰邓迪邓迪大学(1991年)·Zbl 0796.90042号
[19] Fletcher,R.:近似理论与优化。稀疏矩阵的稠密因子,第145-166页。向M.J.D.鲍威尔致敬。剑桥大学出版社(1997)·Zbl 1031.65043号
[20] Fletcher,R.:《数值分析》,1997年。LP中稀疏矩阵的块三角序和因子,第91–110页。皮特曼数学研究笔记,第380卷。Longman,Harlow(1998)·Zbl 0903.65022号
[21] Gerdts M.:用Branch&求解混合整数最优控制问题;Bound:一个来自汽车换档试验的案例研究。最优控制应用。方法26,1-18(2005)·doi:10.1002/oca.751
[22] Gertz E.,Wright S.:面向对象的二次规划软件。ACM事务处理。数学。柔和。29, 58–81 (2003) ·兹比尔1068.90586 ·doi:10.1145/641876.641880
[23] Gill P.,Golub G.,Murray W.,Saunders M.A.:修改矩阵分解的方法。数学。计算。28(126), 505–535 (1974) ·Zbl 0289.65021号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1974-0343558-6
[24] Gill P.、Murray W.、Saunders M.、Wright M.:优化中的稀疏矩阵方法。SIAM J.科学。统计计算。5(3), 562–589 (1984) ·Zbl 0559.65042号 ·doi:10.1137/0905041
[25] Gill P.、Murray W.、Saunders M.、Wright M.:线性约束优化的实用反循环程序。数学。程序。45(1–3), 437–474 (1989) ·Zbl 0688.90038号 ·doi:10.1007/BF01589114
[26] Gill P.,Murray W.,Saunders M.,Wright M.:一般二次规划的惯性控制方法。SIAM版本33(1),1–36(1991)·兹比尔0734.90062 ·数字对象标识代码:10.1137/1033001
[27] Gill,P.,Murray,W.,Saunders,M.:QPOPT 1.0用户指南:二次编程的Fortran包(1995)
[28] Golub G.,van Loan C.:矩阵计算,第三版。约翰·霍普金斯大学出版社,巴尔的摩(1996)·Zbl 0865.65009号
[29] Hall J.,McKinnon K.:单纯形方法循环的最简单示例,以及EXPAND方法无法阻止循环的条件。数学。程序。序列号。A(&A);B 100(1),133–150(2004)·Zbl 1146.90473号
[30] Han S.:一般非线性规划问题的超线性收敛变尺度算法。数学。程序。11, 263–282 (1976) ·Zbl 0364.90097号 ·doi:10.1007/BF01580395
[31] Haseltine E.,Rawlings J.:扩展卡尔曼滤波和移动时域估计的关键评估。工业工程化学。第44、2451–2460号决议(2005年)·doi:10.1021/ie034308l
[32] Huynh,H.:基于KKT系统块-LU更新的大规模二次规划求解器。斯坦福大学博士论文(2008)
[33] Kirches C.,Sager S.,Bock H.,Schlöder J.:换档汽车试驾的时间最优控制。最优控制应用。方法31(2),137-153(2010)·兹比尔1204.49033 ·doi:10.1002/oca.892
[34] Kirches C.,Bock H.,Schlöder J.,Sager S.:最优控制直接多重打靶法的块结构二次规划。最佳方案。方法软件。26(2), 239–257 (2011) ·Zbl 1226.90139号 ·doi:10.1080/10556781003623891
[35] Leineweber D.、Bauer I.、Schäfer A.、Bock H.、Schlöder J.:用于大规模动态过程优化的基于多次射击的高效简化SQP策略(第一部分和第二部分)。计算。化学。工程27,157-174(2003)·doi:10.1016/S0098-1354(02)00158-8
[36] Nocedal J.,Wright S.:《数值优化》,第二版。施普林格,柏林,海德堡,纽约(2006)·Zbl 1104.65059号
[37] Powell M.:使用拉格朗日函数的非线性约束算法。数学。程序。14(3), 224–248 (1978) ·Zbl 0383.90092号 ·doi:10.1007/BF01588967
[38] Powell,M.:ZQPCVX:凸二次规划的Fortran子程序。剑桥大学应用数学和理论物理系技术报告(1983年)
[39] Schmid C.,Biegler L.:量身定制的简化Hessian SQP的二次规划方法。计算。化学。工程18(9),817-832(1994)·doi:10.1016/0098-1354(94)E0001-4
[40] Steinbach,M.:大规模最优控制问题的快速递归SQP方法。Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg博士论文(1995)·Zbl 0826.49026号
[41] Vanderbei R.:LOQO:二次规划的内部点代码。最佳方案。方法软件。11(1–4), 451–484 (1999) ·Zbl 0973.90518号 ·doi:10.1080/10556789908805759
[42] Wächter A.,Biegler L.:关于大规模非线性规划的点内滤波线性搜索算法的实现。数学。程序。106(1), 25–57 (2006) ·Zbl 1134.90542号 ·doi:10.1007/s10107-004-0559-y
[43] Wirsching,L.,Albersmeyer,J.,Kühl,P.,Diehl,M.,Bock,H.:用于快速非线性模型预测控制的基于伴随的数值方法。摘自:Chung,M.,Misra,P.(编辑)《第17届国际会计师联合会世界大会会议记录》,韩国首尔,2008年7月6日至11日。IFAC-PapersOnLine,第17卷,第1934-1939页(2008年)
[44] Wright,S.:将新的优化算法应用于模型预测控制。摘自:第五届国际化学过程控制会议——CPC V,第147-155页。CACHE出版物(1997)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。