电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年8月1日
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标题: 学习以保证优化:线性收敛算法的完整表征
标题: Learning to optimize with guarantees: a complete characterization of linearly convergent algorithms
摘要: 在高风险的工程应用中,优化算法必须在数学定义的问题类上提供可证明的最坏情况保证。 然而,为最坏情况设计会不可避免地牺牲在实际中经常出现的具体问题实例上的性能。 我们解决的问题是增强给定的线性收敛算法,以在受限的目标问题集上提高其平均情况性能——例如,将现成的求解器定制用于模型预测控制(MPC)以应用于特定的动力系统——同时保持在整个问题类上的最坏情况保证。 为了达到这个目标,我们表征了对于非光滑复合优化问题类实现线性收敛的算法类。 特别是,从一个基本的线性收敛算法出发,我们推导出所有且仅有的对其更新规则的修改,这些修改保持其收敛性质。 我们的结果适用于增强遗留算法,如非凸、梯度主导函数的梯度下降;强凸函数的Nesterov加速方法;以及在多面体可行性集上的投影方法。 我们在求解具有严格迭代预算的优化问题中展示了该方法的有效性,应用于病态线性方程组和线性系统的模型预测控制(MPC)。
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