2008 年 1 月 重庆师范大学学报(自然科学版) Jan .2008
第 25 卷 第 1 期 Journal of Chongqing Normal University (Natural Science Edition) Vol .25 No .1
运筹学与控制论
通 过 转 化 来 求 解 广 义 半 无 限 极 大 极 小 规 划 问 题
倡
刘 芳 ,王长钰
(曲阜师范大学 运筹与管理学院 ,山东 曲阜 273165)
摘 要 :研究了一类广义半无限极大极小规划问题 ,其下层规划的约束集合是一个集值映射 。 对于这类广义半无限
问题 ,首先利用修正障碍型增广拉格朗日函数将它们在一定条件下转化为标准的半无限极大极小问题 ,使它们具有
相同的局部与全局最优解 ,从而为这类广义半无限问题提供了可行的解法 。 给出了实现这种等价转化的两个转化
条件 :一个是充分与必要条件 ,另一个是充分条件 。 与已有文献中的相关转化条件相比 ,它们均不需要在紧致集上
进行转化 ,而且后一个充分条件在实际中易于验证 。 最后通过这种转化 ,给出了这类广义半无限问题的一个新的一
阶最优性条件 。
关键词 :标准半无限规划 ;广义半无限极大极小规划 ;增广拉格朗日函数 ;一阶最优性条件
中图分类号 :O221 .2 文献标识码 :A 文章编号 :1672唱6693(2008)01唱0005唱05
1 预备知识
考虑广义半无限极大极小问题(P) :
min
x
∈
R
n
ψ
(x) (1)
其中 ,函数
ψ
∶
R
n
→
R 定义为
ψ
(x) = sup
y
∈
Z(x)
矱
(x ,
y
) (2)
Z(x) = {
y
∈
R
m
|
f
(x ,
y
) ≤ 0 ,
g
(
y
) ≤ 0}
矱
∶
R
n
×
R
m
→
R ,
f
∶
R
n
×
R
m
→
R
r
1
,
g
∶
R
m
→
R
r
2
,
对于 v
=
(v
1
,… ,v
q
) ∈ R
q
,v
≤
0 表示 v
1
≤
0 ,… ,
v
q
≤
0 。
令 Y
=
{
y
∈
R
m
|
g
(
y
) ≤ 0} ,那么(2) 式就可
写为
ψ
(X ) = sup
y
∈
Y
{
矱
(x ,
y
)
|
f
(x ,
y
) ≤ 0} (3)
广义半无限规划问题在许多工程领域中都有着
重要的应用 ,如最优设计问题 ,机器人路径问题 ,随
机规划问题等 ,因此它成为应用数学中非常活跃的
一个研究领域 。注意到 ,正是 (2) 式中的集值映射
Z(·)对 x 的依赖使得问题(P)成为广义半无限极大
极小问题 ,并且使得问题(P) 的求解变得困难起来 。
因此 ,目前对问题 (P) 数值方法的研究很少 。如果
(2) 式中的集值映射 Z(·) 恒为一个常值集合 ,即
Z(·) = Z ,那么问题(P) 就是一个标准的半无限极
大极小问题 。现在对标准的半无限规划已经有了许
多有效的算法
[1
唱
10]
,因此 ,近年来有些学者通过罚函
数或增广拉格朗日函数消除(3)式中的约束
f
(x ,
y
) ≤
0 ,从而将问题(P) 转化为一个标准的半无限规划来
求解 。例如 ,在文献[11] 中是通过一个不可微的精确
罚函数完成了这种转化 。而文献[12] 则是利用文献
[13] 中的一个增广拉格朗日函数完成了这种转化 。需
要说明的是 ,虽然文献[12] 中的转化条件要比文献
[11]中的强 ,但是文献[12]中得到的等价的标准半无
限极大极小问题要比文献[11] 中的容易解决 。
现在本文利用文献 [14] 中的修正障碍型增广
拉格朗日函数消除了约束
f
(x ,
y
) ≤ 0 ,将问题(P)
转化为一个标准的半无限极大极小规划 ,给出了实
现这种等价转化的一个充分与必要条件和一个在实
际中易于验证的充分条件 。它与文献[12] 中的转化
条件不同 ,并且不需要假设 Y 是紧致的 ,这样就通过
标准的半无限极大极小问题为问题(P) 提供了可行
的解法 。最后 ,在此基础上给出了问题(P) 的一个新
的一阶最优性条件 。
本文安排如下 ,在第二节中 ,利用文献 [14] 中
的一类增广拉格朗日函数 ,将问题 (P) 转化为一个
等价的标准半无限极大极小问题 。在第三节中 ,通过
问题(P) 与转化后的规划问题的等价关系 ,建立了
问题(P) 的一个一阶最优性条件 。
倡
收稿日期 :2007唱 09唱24 修回日期 :2007唱11唱 01
资助项目 :国家自然科学基金 (No .10571106) ;山东省自然科学基金(No .Y2003A02)
作者简介 :刘芳(1982唱) ,女 ,山东菏泽人 ,硕士研究生 ,研究方向为数学规划 。