求解消失约束数学规划问题的算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11461015
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    36.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0405.连续优化
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Mathematical programs with vanishing constraints (MPVC) is a class of very important but numerically difficult optimization problems, which has many applications such as in the optimal topology design problems of mechanical structures and robot motion planning. In this project, we will mainly study the efficient algorithms for MPVC. The detailed research contents are listed as follows: (1) Based on the smoothing regularization about the partly vanishing constraints, some new smoothing regularization methods for solving the MPVC will be presented ,and the convergent properties of approximate KKT sequences generated by these methods will be discussed. (2) Based on the new nonsmooth reformulation of partly vanishing constraints which is proposed in (1), the lower order penalty function method and the augumented Lagrangian method to solve the MPVC will proposed, and their convergent properties and the feasibility about the accumulation point of the solution sequences will be discussed. (3) Based on the relaxation about the partly vanishing constraints, some new relaxation methods for solving the MPVC will be designed, and the convergent properties of corresponding approximate KKT sequences will be investigated. (4) Based on the new relaxation problem which is proposed in (3), the sequential quadratic programming method (SQP) to solve the MPVC will be constructed, and their global convergence properties will be established. For the above methods, we will report some numerical results to show their efficiency.
消失约束数学规划(MPVC)是一类非常重要但数值求解比较困难的优化问题,它在机械结构最优拓扑设计和机器人运动规划等领域具有广泛的应用。本项目旨在设计求解MPVC问题的有效算法,具体研究内容如下: (1) 提出基于部分消失约束光滑正则化的新光滑化正则化方法,并讨论新的光滑化正则化问题近似KKT点列的收敛性; (2) 基于研究内容(1)中给出的部分消失约束新的非光滑等价形式,提出求解MPVC问题的低阶罚函数法和增广拉格朗日方法,并讨论相应算法的收敛性质以及罚问题解序列的可行性; (3)设计基于部分消失约束松弛的新松弛方法,并讨论新的松弛问题近似KKT点列的收敛性; (4)基于研究内容(3)中给出的新松弛问题,构造求解MPVC问题的序列二次规划算法,并给出算法的全局收敛性分析;对以上算法,给出相应的数值结果,验证算法的有效性。

结项摘要

消失约束数学规划(MPVC)是一类非常重要但数值求解比较困难的优化问题,它在机械结构最优拓扑设计和机器人运动规划等领域具有广泛的应用。本项目主要研究MPVC 问题的若干理论和有效算法,其主要研究内容如下:.(1)给出了 Kanzow et al. (2013)提出的求解消失约束数学规划问题一个光滑化正则化方法的改进收敛性结果,主要证明了在VC-MFCQ和渐进非退化条件下,该光滑子问题解序列的强收敛性;另外,基于X.J. Chen(2012)的光滑技术, 给出了求解消失约束数学规划问题的一类光滑正则化方法.该类方法包括了Kanzow et al(2013)光滑化方法. 在比Kanzown et al方法条件弱的情况下,建立了该类方法的强收敛性。.(2)通过引入 MPVC 问题的 F-J 条件,给出了消失约束数学规划问题的几个新的约束规格,在此新的约束规格下讨论了该问题 MPVC型罚函数和l_1罚函数的精确性;.(3)基于消失约束的结构特征,给出了求解消失约束数学规划问题的部分增广拉格朗日方法和内点罚方法,并讨论了上述两种方法的收敛性;.(4)给出了消失约束数学规划问题的Wolfe对偶和Mond-Weir对偶的改进模型,该模型不涉及未知指标集的计算,克服了Mishra et al(2016)对偶模型的缺陷,并用实例解释了改进对偶模型的有效性;.(5)基于Logarithm-Exponential函数、Q. Li, D.-H. Li(Adv.Model. Optim. 13 (2011) 141–152)所给光滑函数等,给出了互补约束数学规划问题的三个光滑化方法,并在较弱条件下讨论了三个方法的收敛性。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Some Properties of Solution to Semidefinite Complementarity Problem
半定互补问题解的一些性质
  • DOI:
    10.4236/jamp.2018.61012
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Journal of Applied Mathematics and Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Yu;Chen Cuiling;Han Caihong
  • 通讯作者:
    Han Caihong
Nonmonotone Spectral Gradient Method for ℓ1-regularized Least Squares
α1-正则化最小二乘法的非单调谱梯度法
  • DOI:
    10.19139/soic.v4i3.230
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    STATISTICS, OPTIMIZATION AND INFORMATION COMPUTING
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    ChengWanyou;Hu Qingjie
  • 通讯作者:
    Hu Qingjie
A LOCALLY SMOOTHING METHOD FOR MATHEMATICAL PROGRAMS WITH COMPLEMENTARITY CONSTRAINTS
具有互补约束的数学程序的局部平滑方法
  • DOI:
    10.1017/s1446181115000048
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    ANZIAM Journal
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Chen Yu;Wan Zhong
  • 通讯作者:
    Wan Zhong
An Improved Exact Penalty Result for Mathematical Programs with Vanishing Constraints
具有消失约束的数学程序的改进精确罚分结果
  • DOI:
    10.22606/jaam.2018.32001
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Advances in Applied Mathematics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    HuQingjie;Zhanghaiqi;Chenyu;Tangmin
  • 通讯作者:
    Tangmin
A New Smoothing Method for Mathematical Programs with Complementarity Constraints Based on Logarithm-Exponential Function
基于对数指数函数的互补约束数学程序平滑新方法
  • DOI:
    10.1155/2018/5056148
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Yu;Wan Zhong
  • 通讯作者:
    Wan Zhong

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其他文献

复合凸优化问题的一个非精确多层梯度镜面下降算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    数值计算与计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖斌;周芷娟;胡清洁
  • 通讯作者:
    胡清洁

其他文献

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AI技术路线图

胡清洁的其他基金

开关约束数学规划问题的理论与算法研究
  • 批准号:
    11961011
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    39 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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