集值优化与双层集值优化的理论与算法研究

集值优化与双层集值优化的理论与算法研究

论文摘要

本文主要考虑(双层)集值优化问题.借助二阶和高阶导数及次微分的概念,研究了这两类优化问题的最优性条件、灵敏度分析和双层优化问题转化为单层问题的方法等数学理论.针对一些常用的集值优化问题和双层集值优化问题,进一步运用集值优化问题的刻画技术设计了可行有效的求解方法.主要研究内容可概况为以下三方面:首先,引入集值映射二阶组合邻接导数、二阶组合下Dini导数和高阶内上图导数的概念并探讨了它们的一些重要性质,如凸性、次可加性、Lipschitz性和链式法则等.基于这些概念和性质,借助凸集分离定理、方向紧性和控制性质建立了集值优化问题导数分离型KKT最优性条件和灵敏度分析结果.其次,对一类下层凸但不满足Slater约束规格的非光滑半向量双层规划问题,提出了扰动后的KKT转化方法和互补近似KKT转化方法将这类双层优化问题转化为单层优化问题,进而求得原双层优化问题的近似解.数值结果说明新的转化策略是可行有效的.最后,利用下层最优值函数方法和KKT转化方法分别将半集值双层优化问题转化为了单层优化问题.基于两种转化方法,分别建立了半集值双层优化问题的最优性必要条件并利用数值实验结果说明了我们的方法是可行有效的.

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 集值优化相关理论研究概述
  •     1.1.1 集值优化问题的最优性条件
  •     1.1.2 集值优化问题的灵敏度分析
  •   1.2 双层优化相关研究概述
  •     1.2.1 双层规划问题
  •     1.2.2 多目标双层优化问题
  •     1.2.3 双层集值优化问题
  •   1.3 本文选题动机
  •   1.4 本文主要工作
  • 第二章 变分分析的基本知识
  •   2.1 基本概念与相关结论
  •   2.2 集值映射的导数及性质
  • 第三章 集值优化问题的最优性条件
  •   3.1 混合约束集值优化问题的二阶最优性KKT条件
  •     3.1.1 二阶组合邻接导数及其性质
  •     3.1.2 二阶最优性KKT必要和充分条件
  •     3.1.3 应用到非光滑向量优化问题
  •   3.2 集值优化问题的高阶最优性KKT必要条件
  •     3.2.1 高阶内导数及其性质
  •     3.2.2 高阶最优性必要条件
  • 第四章 集值优化问题的灵敏度分析
  •   4.1 在严有效解意义下集值优化问题的灵敏度分析
  •     4.1.1 严扰动映射的(广义)相依导数
  •     4.1.2 应用到多目标规划问题
  •   4.2 集值优化问题的二阶灵敏度分析
  •     4.2.1 二阶组合下Dini导数及其性质
  •     4.2.2 (弱)扰动映射的二阶组合相依导数
  •     4.2.3 应用到参数多目标规划问题
  • 第五章 几类常用集值优化问题及其向量化
  •   5.1 几类常用的集值映射
  •   5.2 向量化及标量化结果
  •     5.2.1 区间优化问题
  •     5.2.2 盒子优化问题
  •     5.2.3 球优化问题
  •     5.2.4 仿射优化问题
  •     5.2.5 锥优化问题
  • 第六章 双层集值优化问题
  •   6.1 下层凸但不满足Slater约束规格的非光滑半向量双层规划问题
  •     6.1.1 扰动后的KKT转化
  •     6.1.2 互补近似KKT转化
  •     6.1.3 数值实验
  •   6.2 半集值双层优化问题的最优性必要条件
  •     6.2.1 标量化方法
  •     6.2.2 下层最优值函数方法与KKT转化
  •     6.2.3 最优性必要条件
  •     6.2.4 应用到几类常用半集值双层优化问题
  • 第七章 总结和展望
  •   7.1 总结
  •   7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间论文发表(或待发表)情况
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 彭振华

    导师: 万仲平

    关键词: 双层优化,多目标规划,集值优化,条件,下层最优值函数方法

    来源: 武汉大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 数学

    单位: 武汉大学

    分类号: O224

    DOI: 10.27379/d.cnki.gwhdu.2019.000019

    总页数: 137

    文件大小: 2271K

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