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非光滑优化是最优化研究的重要分支,不仅有重要的理论意义,而且广泛应用于最优控制、工程设计和图像处理等实际领域.非光滑优化研究的核心问题是设计各类快速有效的数值求解方法.本学位论文通过结合bundle修正策略、可行方向法、阶段Ⅰ-阶段Ⅱ方法和次梯度聚集技术等,研究求解非光滑约束优化问题的新型数值算法.
首先,通过设计适合于约束优化问题的新型bundle修正策略,并结合可行方向法思想,提出一个求解非光滑约束优化问题的可行方向算法.该算法不仅能产生可行迭代点,而且保证目标函数值单调不增.当稳定中心更新时,通过运用bundle修正策略,算法能产生下降性或可行性更好的辅助迭代点,用以替代bundle中相应的点,从而得到性质更好的bundle.此外,证明了算法的全局收敛性.
其次,为了避免随迭代次数的增加,寻找搜索方向子问题的规模逐渐扩大,从而导致数值计算困难,本文对提出的可行方向法进行改进,提出了一个带次梯度聚集技术的可行方向算法.通过引入次梯度聚集技术,算法将bundle中的次梯度进行聚集,从而极大减少了寻找搜索方向子问题中约束的个数,降低了计算量.算法仍然具备全局收敛性.
再次,为了克服可行方向法需要可行初始点的困难,本文结合阶段Ⅰ-阶段Ⅱ方法思想,对可行方向算法进一步推广,提出了一个求解非光滑约束优化问题的阶段Ⅰ-阶段Ⅱ算法.该算法能接受不可行的初始点,且在阶段Ⅰ能自动寻找一个可行的迭代点,之后进入阶段Ⅱ,执行可行方向法得到最优解.算法具备全局收敛性.
最后,对算法进行数值试验,结果显示本文提出的算法是稳定、有效的.