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SLRA:结构化低阶近似包

概述

此Matlab/Octave/R软件包旨在解决结构化低秩近似问题\(f)[\text{minimize-over}\quad\widehat p\quad|p-\widehat-p|\quad\text{subject to}\quad\text{rank}({\mathscr{S}}(\widehat p))\le r,\【f】其中\f${\mathscr{S}}:\mathbb{R}^{n_p}\to\mathbb{R}^{m\次n}\f$是一个仿射矩阵结构,\f$p\in\mathbb{R}^{n_p}\f$是给定的参数向量,并且第页是列组上的指定绑定。

使用软件包

该包包含一个\ref slra函数。也可以通过键入以下内容获得该函数的标准帮助:

  • 帮助slra在MATLAB/Octave中
  • ?slra公司在R中在文档的HTML版本中,帮助仅适用于MATLAB。

名录测试_ m测试包含MATLAB/Octave和R的演示文件。

支持的功能

考虑的结构

  • A类一般仿射结构\f$\mathscr{S}(p)=S_0+\sum\limits_{k=1}^{n_p}p_k S_k\f$其中\f$S_k\f$是零和一的矩阵。
  • 特殊情况马赛克汉克尔状结构\f$\mathscr{S}(p)=\Phi\mathscr{H}{\bfm,\bfn}(p)\f$,其中\f$\Phi\f$是全行排名\f$\mathscr{H}{\bfm,\bfn}\f$是镶嵌汉克尔结构。

近似值标准

  • 一般加权半范数\f$|p|^2_W:=p^{\top}宽p\f$由半正定矩阵定义
  • 元素扩展加权2-范数\f$|p|^2_w:=\sum\limits_{k=1}^{n_p}w_kp_k^2\f$,由[0,\infty]^{n_p}\f$中的权重向量\f$w\定义,其中
    • \f$w_k=\infty\f$等同于约束\f美元\widehat{p} k(_k)=p_k\f$(固定值)
    • \f$w_k=0\f$表示\f美元\widehat{p} k(_k),p_k\f$未使用(缺少值)

近似矩阵核的约束

近似矩阵的左核由矩阵确定\f$R\in\mathbb{R}^{(m-R)\times m}\f$,使得\f$R\mathscr{S}(\widehat{p})=0\f$。可以对矩阵施加附加约束美元$:

  • 一般线性约束\f$R=\text{vec}d^{-1}\theta^{\top}\Psi\f$,其中\f$\Psi\in\mathbb{R}^{n{\theta}\times md}\f$,和\mathbb{R}^{n_{theta}}\f$中的\f$\theta\。
  • 矩阵乘积线性约束\f$R=\Theta\Psi\f$,其中\f$\Theta\in\mathbb{R}^{d\times m''}\f$和\f$\Psi\in\mathbb{R}^{m''\times m}\f$是一个全行秩矩阵。矩阵乘积线性约束是一般线性约束的特例因为\f$\text{vec}^{\top}(\Theta\Psi)=\text{vec}^}\top}(\Theta)(\Psi\otimes I)\f$

可以找到对象的问题公式和定义在\cite-slra软件中。(请注意,在slra软件中,一般的仿射结构不考虑一般权重矩阵。通用术语的定义仿射结构和权重矩阵可以在\ site slra-eefficient或\ site lsra-ext中找到。)

算法

此包包含以下方法的实现

  1. 变量投影(VARPRO)的快速C++实现镶嵌Hankel矩阵的方法
  2. SLRA的VARPRO方法的实现缺少数据\引用slra-ext。该方法在slra-software中也称为“实验Matlab解算器”。
  3. SLRA中因子分解方法的一种实现基于惩罚方法\cite rslra

下表包含这些方法支持的功能摘要

功能\方法 1 2 三。
一般仿射结构 - + +
镶嵌-链状结构 ++ + +
权重矩阵W公司 - + +
元素权重\f$w_k=(0,\infty]\f$ + + +
缺少数据\f$w_k=0\f$ -/+ + +
核上的一般线性约束 - + +
核上的矩阵乘积约束 + + +
MATLAB实现/接口 + + +
R实现/接口 + - -

注:在1.中,缺失数据可以用小权重近似

引用包裹

如果您在研究中使用该软件包,请引用slra-software:

@第{条slra软件,author={I.Markovsky和K.Usevich},title={加权结构低阶近似软件},journal={J.计算应用数学},体积={256},页数={278--292},年份={2014},}