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数值优化(8)——约束优化:引入,梯度投影法

这一节我们会开辟一个全新领域,我们会开始介绍约束优化相关内容。约束优化在某些细节上会与之前内容有所不同,但是主要思路啥都会和我们之前传统方法一致,所以倒也不必担心。 那么我们开始吧。...所以自然需要引入很多额外定义,也就是说在介绍具体方法之前,我们会用大量定义和定理为大家构建一个约束优化问题框架,这样的话在遇到一些约束优化特有的情形时候,就不会感到奇怪。...而要说明向量与空间垂直性,长度这个因素是不用考虑。 下面我们给出约束优化问题中,驻点定义。...所以约束优化情况和无约束情况,至少在这个约束条件下,还是略有不同。 接下来我们来看看 情况。...小结 本节我们主要是在构建一个理解约束优化问题框架,同时我们花很少篇幅给大家介绍了梯度投影法。

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约束优化理论推导

本来是打算解释一下数据包络分析,考虑到原理里面有对偶问题涉及,那就先从原理角度简述一下约束优化对偶优化问题以及kkt条件吧,这同样也是支持向量机中比较核心知识点,笔者在某厂面试时被手推过这个,...最终也是因为解释出来了kkt条件而过了面试,所以重要性还是不言而喻。...一般来讲,约束优化(本文主要针对凸优化)是指在自变量存在约束集合(集合也叫可行域)情况下对目标函数进行最优化求解过程,当然除了我们应该必须形成定式思维拉格朗日罚函数求解方法外,还有一种改良梯度求解法也可以求解...(把梯度下降后新自变量强行映射到可行域中,或者是将梯度约束到可行域构成切线空间中),不过这不是本文重点,但是需要有这个概念,接下来详述本文重点 ?...准备 image.png 对偶问题 image.png 对偶问题与原始问题最优解关系 image.png 那么问题来了等号成立条件是什么呢?这就是kkt条件来源 ?

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约束多目标优化问题取得突破性进展!(附代码下载)

论文第一作者是汕头大学范衠教授,通讯作者是南京航空航天大学蔡昕烨教授。 受限于资源、环境等因素约束,实际工程优化问题不可避免是一个约束条件多目标(节能、环保、经济等目标)优化问题。...目前在学术界,在约束多目标优化方面的研究工作不仅由于其难度大而相对较少,甚至缺乏能够有效测试约束多目标进化算法性能测试问题集。...多样性困难约束: 图1 多样性困难约束函数 2. 可行性困难约束: 图2 可行性困难约束函数 3....收敛性困难约束: 图3 收敛性困难约束函数 三种难度类型约束类似于颜色中三原色,它们之间能够任意组合,生成7种基本难度类型约束(如图4(a)和表1所示)。...图4 难度类型和难度等级示意图 此外,所提出难度可调、目标和约束可扩展约束多目标测试问题构建框架(如下图所示)还可以构造约束高维目标(目标个数大于等于4)优化问题。

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容量约束弧路径问题(CARP)简介

不同于前者,ARP基本特征是车队从一个仓库出发,对所有需要服务边进行作业,而不是在顶点进行服务。弧路径问题大致可以分为三类:中国邮路问题、乡村邮路问题和容量约束弧路径问题。...自1981年Golden和Wong提出容量约束弧路径问题(Capacitated Arc Routing Problem,简称CARP)后,CARP便普遍应用在日常生活中,特别是市政服务方面,如道路洒水车路径规划...表示每辆车p对应路径都是一个偶图; 约束(6)为决策变量取值约束。...,对各个层次确定特定服务任务,隔几天服务一次,主要适用于需求不规律事件,如城市电路检查等不需每天进行服务 时间窗CARP 该问题是指对于某些路径只能在规定某个时间段进行服务,如道路除冰任务一般规定在早上完成...,或者问题中对个别重要路径限制了比较短服务时间窗 补给点CARP 该问题是指车辆在道路进行服务过程中,中途顶点可以对服务车进行原料补充。

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容量约束弧路径问题(CARP)简介

不同于前者,ARP基本特征是车队从一个仓库出发,对所有需要服务边进行作业,而不是在顶点进行服务。弧路径问题大致可以分为三类:中国邮路问题、乡村邮路问题和容量约束弧路径问题。...自1981年Golden和Wong提出容量约束弧路径问题(Capacitated Arc Routing Problem,简称CARP)后,CARP便普遍应用在日常生活中,特别是市政服务方面,如道路洒水车路径规划...表示每辆车p对应路径都是一个偶图; 约束(6)为决策变量取值约束。...,对各个层次确定特定服务任务,隔几天服务一次,主要适用于需求不规律事件,如城市电路检查等不需每天进行服务 时间窗CARP 该问题是指对于某些路径只能在规定某个时间段进行服务,如道路除冰任务一般规定在早上完成...,或者问题中对个别重要路径限制了比较短服务时间窗 补给点CARP 该问题是指车辆在道路进行服务过程中,中途顶点可以对服务车进行原料补充。

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约束优化问题MATLAB_约束条件下优化问题

,是一种基于Pareto最优解多目标优化算法。...想要进行初步学习可以转至:作者 晓风wangchao,标题 多目标优化算法(一)NSGA-Ⅱ(NSGA2) 支配集与非支配集了解可以参考书籍:《多目标进化优化》或者自行百度,csdn中其他文章。...需要注意是,本文讲解约束条件多目标优化,因此程序中也会掺和一些约束条件,NSGA-Ⅱ适用于解决3维及以下多目标优化问题,即优化目标不大于3。...关于NSGA-Ⅱ约束matlab代码网上已经有公开资源了,在这里用到是MATLAB code for Constrained NSGA II – Dr.S.Baskar, S....**V为优化参量数目,M为目标函数个数,归一化后约束违反值维度为1。

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Pylon框架:在PyTorch中实现约束损失函数

在Pylon框架中,程序性约束通过PyTorch函数形式被定义和整合到模型训练中,允许开发者将领域知识直接编码到学习过程中,从而指导和优化模型学习行为。...这些约束通常是关于模型预测逻辑规则,它们定义了模型输出必须满足条件。约束函数使得开发者能够将领域知识或业务逻辑直接编码到深度学习模型中,以此来指导和优化模型学习过程。...4、可微分:在Pylon框架中,约束函数被编译成可微分损失函数,这样可以通过标准梯度下降算法来优化模型参数,以最大化满足约束概率。...Pylon可以用来确保投资组合在这些因子上暴露符合特定目标或约束。 5、交易成本优化:交易成本是影响投资回报重要因素。Pylon可以帮助实施最小化交易成本策略,如限制交易频率或交易量。...6、市场影响模型:大型投资组合交易可能会对市场价格产生影响。Pylon可以用来建模这种影响,并作为约束优化交易执行策略。 7、组合再平衡:定期或基于特定信号组合再平衡是量化投资中常见做法。

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公开课精华 | 机器人约束轨迹规划

本文章总结于大疆前技术总监,目前在卡内基梅隆大学读博杨硕博士在深蓝学院关于机器人约束轨迹规划公开课演讲内容。...轨迹规划方法之二:Direct Collocation 直接配点法,放弃获得反馈控制器,而是将轨迹上每一时刻状态和控制量看做一个非线性优化问题决策变量,通过成熟非线性优化领域技术来处理约束。...我们定义如下图所示整个轨迹中所有状态和所有控制,然后定义代价函数和约束,来求解这样优化问题。...直接配点法关键在于约束条件。接下来我们介绍一些常见约束约束一:机器人起始姿态和终止姿态是给定,这两个姿态由其他基于地形优化算法得到。...我们可以给定机器人周围地形图,优化在地形图上站立姿态。 约束二:足尖受到地面作用力(或者说机器人施加给地面的推力)必须处在一个摩擦锥内,这样才能避免足端打滑。

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MIMOSA: 用于分子优化约束分子采样

权重可以编码多个约束,包括相似性约束和药物属性约束,在此基础上选择有前途分子进行下一次预测。...MIMOSA能够灵活地对多种属性和相似性约束进行编码,且高效地生成满足各种属性约束新分子,在成功率方面比最佳基线改进高达49.6%。...3 结果 实验1 优化多个属性 为了评估模型在优化多个药物属性上性能,考虑了以下属性约束组合:(1)优化QED和PLogP;(2)优化DRD和PLogP。...并且MCMC有效率更高直接以非归一化分布操作。所有分子优化方法都在它们学习过程中使用RDKit。 4 结论 本文主要贡献如下: 1)一种新采样框架,可灵活地对多个约束进行编码。...在采样框架下重新制定了分子优化任务,以从目标分布(等式)中提取分子。该框架提供灵活高效多属性和相似性约束编码作为目标分布。 2)通过GNN预训练增强有效采样。

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组合优化(二):换手约束最优模型

接下来给出了一个在约束换手条件下最优模型 优化目标是最大化因子ICIR,约束条件是控制因子自相关性,控制自相关性实际上就是约束换手,之前提过换手和自相关性关系式,推导见上一篇 公式就是这些,...相关性矩阵,特征和刚才提到类似 记下来求解因子权重,模型唯一未知参数是约束条件里自相关性,这里从0.85-0.97进行遍历,对结果进行分析 信息量是比较大,细细品,列几个点...随着自相关性约束升高,动量权重在下降,EP权重在上升,当自相关性高到一定程度后,当期权重就不会再增加了,滞后期权重会上升 扣费后收益,和自相关性关系是抛物线,先升后降,费率越高,最优点对应自相关性越高...首先,前面两个因子合成优化模型看上去有一些道理,但细想了一下,要自己做还是比较复杂,自相关性推导,即使是2个因子,文章里实际上只有滞后两期,如果再多加几期,或者多加几个因子,这个表达式不那么好算...其次,所有的推导都是基于多空假设,国内纯多头约束下,改善有多少,还需要再测试。

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如何正确约束时钟—Vivado优化到关键路径

今天给大侠带来硬件设计中教你如何正确约束时钟—Vivado优化到关键路径,话不多说,上货。 现在硬件设计中,大量时钟之间彼此相互连接是很典型现象。...为了保证Vivado优化到关键路径,我们必须要理解时钟之间是如何相互作用,也就是同步和异步时钟之间是如何联系。 同步时钟是彼此联系时钟。...下面是3个场景,你需要使用合适时钟约束处理异步时钟之间关系。...如果你设计中有大量跨时钟域异步时钟,那么你需要对那些时钟互联约束。...”是“干净”,那么这样时钟互联可以被看作是同步,你不需要添加任何时序约束

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Math-Model(一)算法综述

参考链接 SOR迭代法 线性方程求解 牛顿迭代法 线性方程求解 高斯迭代法 线性方程求解 不动点迭代法 线性方程求解 AlphaBeta剪枝算法 博弈树剪枝 LU分解 线性方程简化求解 SVD...卡尔曼滤波 自适应滤波器 优化计算方法 名称 解决问题类型 参考链接 多目标优化优化目标优化约束优化问题、多指标优化 遗传算法 生物种群模型、博弈问题、调度优化问题 元胞自动机 森林火灾模型...,生物生长模型 退火算法 衰减近似最优、随机->稳定问题 MinMax(最大最小值法) 调度优化问题 MinMin 调度优化问题 suffer 调度优化问题 蚁群算法 优化路径概率型算法...NSGA(非支配排序遗传算法) 多目标优化问题 NSGA NSGAII(精英策略非支配排序遗传算法) 约束多目标优化问题 NSGA-II Bat Algorithms (蝙蝠算法) 多目标优化问题...BA MOEAD(基于分解多目标优化) 多目标优化问题 MOEAD

1.2K10

【论文研读】基于对偶种群约束多目标优化进化算法

关键词:协同进化对偶种群,约束多目标优化,收敛性,多样性,可行性。...最近,随着合作协同进化框架在无约束优化和全局(单目标)优化中显示出有效性,一些研究人员试图将合作机制扩展到解决 CMOP。...尽管它们性能很好,但它们中大多数不能直接应用于 CMPOP,因为这些研究主要集中在复杂问题约束优化和/或全局(单目标)优化。为了将它们扩展到CMOP领域,提出了一些算法。...至于 CCMO,一个群体在其进化过程中完全忽略了约束。因此,CCMO 可能擅长寻找接近无约束 PF 解。这样解可能有助于增强 CCMO 在某些问题上收敛能力。...对于每个不可行解,他目标向量都被修改为: 这个公式比例而且是一个指数类型公式。

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大规模稀疏线性规划求解思路梳理

化解约束方程 问题 Mosek方法要求将输入约束化为标准型: 在需求中只包含不等式约束,目标变量x取值范围为x>=0,且存在x=0情况。...上述例子经scipy.optimize.linprog预处理后得到标准型如下: 优化方法 结合需求中x=0或x>=0特殊性质,采用以下步骤将目标问题化简成标准型: step1: 将x=0变量从约束方程中消除...最终得到标准型如下: 结果 [1] 化简形式对比 优化方案能够将原线性规划问题化简成最简形式标准型,进而减少变量/约束个数 [2] 化简耗时对比 将原线性规划问题化简成最简形式标准型,进而减少变量....+ 加速线性方程求解:DPCG+ICCG 通过分析计算时间发现,尽管使用了Eigen共轭梯度法来求解线性方程组,这个过程依旧非常耗时,所以优化重点在于进一步加速线性方程求解。...多线程优化 无论是Mosek过程还是求解线性方程过程均采用了迭代法,即每轮迭代均依赖于上一轮迭代得到结果,因此能并行计算地方非常有限,只能在求解线性方程过程涉及到稀疏矩阵与向量相乘操作进行多线程加速

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优化笔记(1) 引言

向量x称之为优化向量,f0是目标函数,fi是约束函数,问题在于满足约束条件下寻找最优解 一般,如果目标函数和约束函数是线性函数的话,则是线性规划问题,即 ?...凸优化即讨论约束函数和目标函数是凸函数优化问题,即 ?...求解最小二乘问题 上述式子求解可以简化为求解一组线性方程,由 ? 可以推出 ? 可得解析解 ?...在全局优化中,人们致力于搜索问题全局最优解,付出代价是效率 1.4.3 非凸问题中凸优化应用 局部优化中利用凸优化进行初始值选取 非凸优化凸启发式算法 随机化算法 搜索约束条件稀疏向量...全局优化界 松弛算法中,每个非凸约束都用一个松弛约束来替代

70710

Math-Model算法综述

傅里叶分析 电磁场 麦克斯韦方程 麦克斯韦方程 电磁场 悬链线 悬链线方程 悬链线方程 船舶抛锚问题,力学问题 四元数 空间物体姿态问题 数值计算方法 名称 解决问题类型 参考链接 SOR迭代法 线性方程求解...牛顿迭代法 线性方程求解 高斯迭代法 线性方程求解 不动点迭代法 线性方程求解 AlphaBeta剪枝算法 博弈树剪枝 LU分解 线性方程简化求解 SVD奇异值分解 线性方程求解 最小二乘插值...解决问题类型 参考链接 多目标优化优化目标优化约束优化问题、多指标优化 遗传算法 生物种群模型、博弈问题、调度优化问题 元胞自动机 森林火灾模型,生物生长模型 退火算法 衰减近似最优、随机...->稳定问题 MinMax(最大最小值法) 调度优化问题 MinMin 调度优化问题 suffer 调度优化问题 蚁群算法 优化路径概率型算法 拉格朗日乘数法 线性高阶函数优化 动态规划...水缸问题、丢手机问题、0-1背包、调度优化问题 BFS 广度最短路径问题 DFS 深度最短路径问题 RMQ 给定一个区间,求这个区间中最大或最小值问题 随机梯度下降算法(SGD) 高纬场最优解

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【论文研读】基于对偶种群约束多目标优化进化算法-补充材料

基于对偶种群约束多目标优化进化算法-补充材料 Supplementary File of “A Dual-Population based Evolutionary Algorithm for Constrained...Multi-Objective Optimization 最近我在学习约束多目标问题论文,其中由明博士和张教授发表在TEVC上c-DPEA非常不错~ 这是正文补充材料,之所以也想进行研读,是因为其中有些实验内容能给我们带来一些思考...Alg-saPf-1:它根据解约束违反及其目标性能来修改不可行解目标函数值。它有两个重要组成部分:距离度量和自适应惩罚,首先介绍它们以方便理解。...Alg-saPF-2: 它根据不可行解约束违反值和目标函数值来修改不可行解目标函数值,其中一个从当前种群反馈可行性比率用于保持搜索平衡。...HV 值与同行算法在 CTP、MW 和约束 DTLZ 问题上比较结果。

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论文研读-用于约束多目标优化新型双阶段双种群进化算法

Abstract 除了寻找可行解决方案之外,利用信息丰富不可行解决方案对于解决受约束多目标优化问题 (CMOP) 也很重要。...它借用了 CMODE [25] 协同进化思想来协同进化 m 个子群体和一个档案群体,以解决受约束 m 目标优化问题。在 CCMODE 中,每个子群体只需要优化一个指定目标。...注意: 在两个阶段中,DD-CMOEA使用两种不可行解,一个在无约束PF上,另一个在约束边界上。这两个阶段使用有助于DD-CMOEA在不同类型问题上有效地找到真正PF。...CTP7真实PF是其无约束PF一部分,并且是断开。在DD-CMOEA和CCMO中,它们辅助种群可以找到完全无约束PF,有助于获得具有良好多样性真正PF。...(ii)在实际应用中,几乎所有的优化问题都具有不同特征约束。有些问题具有动态约束[36]。其他一些问题也有大量约束条件[37]。此外,一些约束对[38]求值非常昂贵。

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广义线性模型(GLM)专题(2)——约束假设检验,模型诊断,01变量分析与建模

这一节我们继续广义线性模型相关内容去说。事实上在这一节我们会发现,我们更多会回到一些更简单和实际应用中来,因此这一节内容不会有上一节那么难以理解,但相对应,基本概念和背景知识会比较多。...目录 约束条件假设检验 模型诊断 0/1变量数据分析 逻辑回归 约束条件假设检验 我们在上一节其实已经介绍过一般情况下假设检验,但是在具体算例中我们都是在假设检验只涉及到一个参数情况下进行检验...需要注意是,对于约束情况,只有Wald Test是比较好手算,其他两种理论我们在上一节也有给出,但是手算会显得难度很大,因此我们这里就不多提了。...这里可以得到 image.png image.png 虽然它是约束条件下线性模型,理论来说比这里情况要简单一些。但其实阅读难度要比这里大很多,感兴趣朋友可以去看看。...小结 本节内容量不大,主要是介绍了一些非常基本假设检验计算和之后0/1变量数据分析。在之后我们更多介绍流行病学中一些概念和一些其他广义线性模型具体分析时候,会看到一些更有趣内容。

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学好机器学习需要哪些数学知识?

Hessian矩阵,这是2阶导数对多元函数推广,与函数极值有密切联系 凸函数定义与判断方法 泰勒展开公式 拉格朗日乘数法,用于求解等式约束极值问题 其中最核心是记住多元函数泰勒展开公式...行列式定义与计算方法 二次型定义 矩阵正定性 矩阵特征值与特征向量 矩阵奇异值分解 线性方程数值解法,尤其是共轭梯度法 机器学习算法处理数据一般都是向量、矩阵或者张量。...凸优化是机器学习中经常会提及一个概念,这是一类特殊优化问题,它优化变量可行域是凸集,目标函数是凸函数。凸优化最好性质是它所有局部最优解就是全局最优解,因此求解时不会陷入局部最优解。...拉格朗日对偶为等式和不等式约束条件优化问题构造拉格朗日函数,将其变为原问题,这两个问题是等价。通过这一步变换,将带约束条件问题转换成不带约束条件问题。...在支持向量机中有拉格朗日对偶应用。 KKT条件是拉格朗日乘数法对不等式约束问题推广,它给出了等式和不等式约束优化问题在极值点处所必须满足条件。在支持向量机中也有它应用。

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