第35卷 第4期
2018年08月
工 程 数 学 学 报
CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING MATHEMATICS
Vol. 35 No. 4
Aug. 2018
doi: 10.3969/j.issn.1005-3085.2018.04.001 文章编号: 1005-3085(2018)04-0367-08
求解不定二次约束二次规划问题的全局优化算法
∗
赵营峰
1,2
, 刘三阳
1
, 葛 立
1,2
(1- 西安电子科技大学数学与统计学院,西安 710072; 2- 河南科技学院数学科学学院,新乡 453003)
摘 要: 不定二次约束二次规划问题广泛应用于芯片设计、无线通信网络、财政金融和众多工
程实际问题.目前尚没有通用的全局收敛准则,这使得求解该问题的全局最优解面临
着极大挑战.本文使用矩阵的初等变换技巧将原问题转化为等价双线性规划问题,基
于等价问题的特征和线性化松弛技巧构造了等价问题的松弛线性规划,通过求解一系
列松弛规划问题的最优解逐步逼近原问题的全局最优解.证明了算法的全局收敛性,
并进行数值对比和随机实验,实验结果表明算法高效可行.
关键词: 非凸二次规划;全局优化;分支定界算法;线性多乘积规划
分类号: AMS(2010) 90C26; 90C30 中图分类号: O221.2 文献标识码: A
1 引引引言言言
本文考虑如下带有不定二次约束的非凸二次规划问题
(QQP) :
min f
0
(x) = x
T
Q
0
x + (c
0
)
T
x,
s.t. f
i
(x) = x
T
Q
i
x + (c
i
)
T
x ≤ d
i
, i = 1, 2, ··· , M,
x ∈ D = {x ∈ R
n
|Ax ≤ b, x ≥ 0},
其 中 矩 阵 Q
i
∈ R
n×n
, i = 0, 1, ··· , M 为 任 意 实 对 称 矩 阵 ,A 为 m × n 实矩阵,向
量 c
i
(i = 0, 1, ··· , M) 和向量 b 分别为 n 维和 m 维实数列向量,d
i
为实数.不定二次约束
二次规划问题广泛应用于证券组合优化、资源优化配置、无线传感器网络、存货管理和金
融管理等诸多领域,并且包含了二次规划和双线性规划等很多特殊形式的非线性规划问
题
[1-4]
.基于问题 (QQP) 的广泛应用性和其自身固有的理论挑战性,众多学者和工程实践
人员对其理论和算法开展了系统深入的研究.在理论方面,人们已经给出一些全局收敛性
条件
[5-7]
;而对于问题 (QQP) 的求解算法,也有了很多成熟的求解方法,这些算法大多基
于双线性项的凸凹包构造线性松弛,结合分支定界算法框架而设计
[8-13]
.本文利用二次函
数矩阵的初等变换将原问题转化为特殊的广义线性多乘积规划进行求解,松弛过程只需对
目标和约束函数中的双线性部分进行操作,而等价问题的双线性项的个数不超过矩阵的
秩,从而也小于原问题的维数,与同类分支定界算法相比减少了松弛所需的计算量,改善
了算法的求解效率.证明了算法的全局收敛性,数值实验结果表明该算法高效可行.
收稿日期: 2016-07-01. 作者简介: 赵营峰 (1982年6月生),男,博士,讲师. 研究方向:最优化理论.
∗
基金项目: 国家自然科学基金 (11301409);河南省高等学校重点科研项目 (15A110023; 16A110030).
万方数据