Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Способ расчета вектора направления специфичен для каждого метода.

ПОИСК





Методы минимизации функций при наличии линейных ограничений

из "Моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов"

Способ расчета вектора направления специфичен для каждого метода. [c.179]
Интегрируя систему дифференциальных уравнений ( 11,10), получим траекторию, касательная к которой в каждой точке обладает заданным свойством. Например, для непрерывного аналога градиентного метода касательная к траектории в каждой точке совпадает с вектором градиента. Если в процессе поиска изменяется способ вычисления вектора я (0), траектория поиска состоит из нескольких участков. [c.179]
Следующим признаком классификации является порядок производных, используемых в алгоритме поиска. Обычно применяются методы нулевого, первого и второго порядков. [c.179]
Методы различаются скоростью сходимости к минимуму. Так, метод антиградиента имеет линейную сходимость, метод минимизации Ньютона — квадратичную. [c.180]
Можно также подразделять методы на детерминированные и случайные, одношаговые и многошаговые и т. д. В многошаговых методах для расчета направления на данной итерации s используется информация, полученная за несколько предыдущих итераций. Один и тот же метод может обладать несколькими из перечисленных классификационных признаков. [c.180]
В методах поиска нулевого порядка не требуются вычисления производных и применяются только значения функций. Специально ориелтированы на минимизацию овражных функций метод конфигураций [122, с. 202] и метод вращающихся координат [125, с. 107]. [c.180]
Примерами итерационных методов поиска первого порядка с линейной сходимостью является метод антиградиента и его модификация — наискорейший спуск [121, с. 189]. [c.180]
Здесь шаг хг выбран так, чтобы достигнуть минимума функции S (0) на направлении s. В полученной точке снова рассчитываются градиент и матррща вторых производных и вычисляется новое приращение Д0 + и т. д. до нахождения минимума функции 5 (0). [c.180]
Рассмотрим случай, когда собственное значение положительно п гора ДО меньше Хт, т. е. [c.181]
Величина Л получена из Л заменой отрицательных собственных чисел на их абсолютные значения. Прп такой замене матрица (li ) становится положительно-определенной, а направление второго порядка составляет острый угол с вектором антиградиента, что обеспечивает убывание функции на каждой итерации. [c.181]
Сравнительные расчеты, проведенные на тестовых функциях, нока. зывают, что метод второго порядка намного успешнее справляется с оврагами , чем методы нулевого порядка и методы первого порядка с линейной сходимостью (см., наиример, [125, с. 112]). [c.181]
Недостатком метода второго порядка является не только необходимость вычисления матрицы вторых производных, но и обязательная проверка ртой матрицы на положительную определенность. Поэтому интересны методы, которые обладают сходимостью, близкой к квадратичной, но не требуют вычисления вторых производных. [c.181]
Таким образом, замена матрицы вторых производных матрицей МНО состоит в пренебрежении матрицей Q в формуле (VII,21). В отличие от матрицы вторых производных матрица МНО всегда (что очень важно) положительно-полуонределенна [111, с. 31]. [c.181]
Здесь Hi — матрица размерностью т X т G — вектор градиента в точке 0 . Если Hi — единичная матрица, то (VII,22) дает направление антиградиента если Hi — матрица, обратная к матрице вторых производных, то (VII,22) определяет направление второго порядка и т. д. [c.181]
Свойства данного преобразования таковы, что матрица Hi всегда положительно-определенна и при приближении к минимуму стремится к матрице, обратной к матрице вторых производных функций S. [c.182]
Методы ДФП и МНО относятся к итерационным методам первого порядка со сходимостью, близкой к квадратичной. Методы минимизации Ньютона, МНО и ДФП минимизируют функцию Розенброка (VII,2) за 16—20 итераций при применении одинаковой процедуры поиска минимума па направлении. Это подтверждает, что в отношении упомянутой функции три указанных метода одинаково эффективны. Аналогичные результаты получены и для других тестовых функций. В отличие от метода второго порядка и МНО метод ДФП является многошаговым, поскольку при вычислении текущего направления используются сведения о предыдущих. Поэтому в матрице И накапливаются ошибки округления. Чтобы избежать этого и других отклонений от нормальной работы алгоритма ДФП, предложен ряд приемов, например вычисления с двойной точностью, масштабирование переменных, периодический возврат к единичной матрхще п др. [130]. [c.182]
Комбинированные алгоритмы. В ряде случаев, когда поиск минимума одним ка1 им-либо методом сильно замедляется вдали от минимума функции, можно применять комбинированные алгоритмы. При этом в каждой точке вычисляются два направления, например метода наискорейшего спуска и метода второго порядка. Затем ищутся минимумы на каждом направлении. За следующую начальную точку выбирается наиболее глубокий минимум по направлению. В работе [131] используется два вида направлений первого порядка с линейной сходимостью и направление МНО. Естественно, что комбинировать проще всего одношаговые методы. [c.182]
Эту систему можно интегрировать численными методами на ЭВМ. Существуют методы, в которых зависимость правой части системы (VII,23) от параметров учитывается приближенно. Так, в работе [132] для непрерывного аналога метода антиградиента правая часть разлагается в ряд, и траектория системы (VI 1,23) заменяется участками траектории некоторой аппроксимирующей системы. [c.182]
Номер I выбирается так, чтобы на данном этапе Сг была максимальной по модулю компонентной градиента 8 (0). Параметры Сг — это обнуленные компоненты градиента, С/ — параметры, которые предстоит обнулить. Смысл условия (VI 1,24) состоит в том, что /-ая компонента градиента убывала по абсолютной величине. Условие (VII,25) обеспечивает убывание или сохранение абсолютных величин других необнуленных компонент градиента, условие (VII,26) — равенство нулю уже ранее обнуленных компонент. Метод показал хорошие результаты на тестовых функциях, однако вычисления по нему весьма трудоемки. [c.183]
Двусторонние ограничения, происхождение которых обсуждено в начале данной главы, записываются в виде пары неравенств (VII,29). Ранее [124, с. 59] был описан ряд методов решения более общей задачи с нелинейными ограничениями типа равенств и неравенств, такие, как метод проектирования градиента, метод исключения зависимых переменных (ИЗП) первого и второго порядков, метод штрафов и др. Все эти результаты легко переносятся на слз чай линейных ограничений. [c.184]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте