具有通信时延的多个体分布式凸优化算法的研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xianyekong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多个体系统在生物、人工智能和协调控制等具有广泛的应用,多个体分布式凸优化算法就是利用多个体之间的相互协作来解决凸优化问题。而在实际中,通信时延对于多个体系统的作用不可忽视,它可能会延缓多个体系统达到一致状态的速度,从而降低多个体系统运行的效率,因此研究具有通信时延的多个体分布式优化问题具有十分重要的意义。本文主要研究存在固定通信时延的分布式次梯度优化算法,分析通信时延对算法性能的影响。主要工作分为以下两个方面:一、固定拓扑时延分布式次梯度优化算法的研究。关于多个体系统的分布式次梯度优化算法已有相当的研究。本文在此基础上考虑了时延这一重要因素。在存在通信时延情况下,通过系统扩维将时延优化问题转化为无时延优化问题来处理,这样使得描述网络拓扑的权矩阵被替换成了时延矩阵。然而即使权矩阵是双随机矩阵,时延矩阵也不再是双随机的,而是一个随机矩阵,这使算法收敛性分析变得非常困难。双随机矩阵有很好的收敛性质,其每个元素都将最终收敛到平均值。但系统扩维后新增的时延个体只转播信息而不参与迭代运算,因而个体的重要性不再相同,因而时延矩阵是一个随机矩阵。本文利用随机矩阵与其平稳分布的关系,从理论上证明了分布式时延次梯度算法的收敛性。最后,通过仿真算例进一步验证了算法的有效性。二、切换拓扑时延分布式次梯度投影算法的研究。考虑了个体状态具有凸约束限制的优化问题;同时,所考虑的网络拓扑结构不再是固定不变,而是随时间变化的动态切换拓扑。针对时延,仍然采用系统扩维的方法来解决;针对个体状态凸约束限制,则引入投影运算。由于动态切换的拓扑结构的关系,此时的时延矩阵不仅仅只是一个随机矩阵,而且还是一个随时间变化的动态矩阵。上述关于固定拓扑时延矩阵的收敛性质在这种情况下不再适用。本文利用随机转移矩阵依几何速度收敛到行相同随机矩阵的性质,证明了所提算法的收敛性。总之,在网络强连通(固定拓扑)或周期强连通(切换拓扑),以及通信时延有界条件下,所提出的算法是收敛的。亦即时延并不改变算法的收敛性,但影响算法的收敛性能。从算法的理论分析和仿真结果可知,通信时延的存在将使得算法的收敛速度变慢,收敛误差变大。
其他文献
近年来,随着海量数据的积累、计算能力的发展,以深度学习为代表的人工智能技术在诸如计算机视觉、语音识别、自然语言处理等领域得到了广泛的应用。但是,由于人工智能系统对于数据的依赖以及深度学习算法的不可解释性,攻击者可以在掌握一定背景知识的情况下发动各种类型的攻击,导致目前的人工智能系统面临严重的安全和隐私风险。根据攻击者的目标不同,这些攻击方式可分为两类:以属性推断攻击和模型推断攻击为代表的将模型训练
连续反应器是化工、食品等工业部门的重要生产设备,连续反应器的温度是确保工业生产正常运行的重要条件之一,并且反应器的温度会对工业生产的安全性和经济性产生直接影响。针对化学生产过程中,连续反应器的温度具有大惯性,和非线性等特性,提出了改进型自抗扰控制,从而实现了对非线性和大滞后系统的优化控制。由于自抗扰控制对非线性系统的不确定性等干扰抑制效果较好,并且对系统的稳定性控制精度也较高,因此对连续反应器温度
冻土地区的建筑结构或道路工程,常因其自重或其他荷载作用产生冻土体的蠕变破坏,从而使已有工程存在巨大的安全隐患,多种因素作用下的冻土力学特性与变形规律研究变得尤为重要。传统的冻土蠕变模型通常与蠕变时间密切相关,当外部荷载环境发生复杂变化时,土体的初始状态也相应发生改变,模型便不再适用。本次研究对象为陕西榆林某路基砂土,通过人工冻土室内试验、蠕变本构模型的建立与验证等方法,探究温度与含水率影响下冻结砂
伴随着人工智能的不断发展,图像风格迁移逐渐成为了深度学习的热门研究内容。图像风格迁移把计算机技术与艺术的创作联系在了一起,使得计算机也可以进行艺术创作。风格迁移技术的发展,使得工业领域对于这项技术的应用也日趋频繁。图像风格迁移技术在商业价值和艺术创作方面都有着广阔前景和发展空间。从风格迁移技术的起源非真实感绘制技术开始,这项技术就是在一整张图片上进行的。虽然也有很多的只针对的图片部分区域进行风格迁
煤层含气量预测是煤层气资源勘探和开发利用初期的重要研究内容之一。利用测井数据来约束地震属性反演配合线性映射模型是目前煤层含气量预测的常用方法之一,然而该方法的预测精度难以控制,普适性受到了极大的限制。BP神经网络预测模型常被运用于煤层含气量预测领域,但传统的BP模型在面对复杂情景时往往容易出现收敛速度慢,易陷入局部最优以及预测结果受网络初始值影响大等问题。基于此,本文提出了一种以人工蜂群算法为特征
KJS-Y型降尘风机是一种除尘设备,多应用于矿井下的掘进工作面、采煤工作面、带式输送机转载点等作业环境。该降尘风机是借鉴轴流风机以及大量工程应用基础设计而成,从现场的使用效果看,目前存在诸多需要改进之处,如叶轮结构可靠性差、使用寿命短等问题需要解决。为提高该降尘风机工作性能,本文对其叶轮几何结构进行理论计算,基于计算流体力学(CFD)对计算模型及叶轮关键参数进行仿真,并通过有限的实验条件,分别探讨
波浪作用是海洋工程、水利工程、船舶和海洋装备的主要载荷。为了拓展海洋资源的开发与利用,准确复现波浪对海上物体的影响是科研人员关注的热点问题。为了满足复杂波浪生成需求和主动吸收造波的功能,在前期转阀控制式激振装置的基础上,研究了转阀控制式造波及主动吸波方法,并围绕其生成的波浪特性,进行了如下研究:1.建立了转阀控制式规则波传统造波模型,研究造波波形与新驱动系统的结构参数、控制参数的关系,揭示造波板振
在我国西北、东北、宁夏以及甘肃等地分布着许多季节性冻土区,季节性冻土区域面积约占全国陆地面积的53.5%。在季节性冻土区,冬季时,当环境温度低于土体冻结温度时,土体内部的孔隙水发生相变形成孔隙冰,此时发生原位冻结,因孔隙冰的体积大于孔隙水的体积,故土体体积膨胀挤压土颗粒形成冻胀;在春季时,环境温度回升,使得土体内部的孔隙冰融化形成孔隙水,导致土体饱和或者过饱和从而降低土颗粒间的粘结力,在上部荷载的
人体姿态估计是计算机视觉领域里的热点研究方向,在行为识别、人机交互、行人重识别和行为预测等领域有着广泛的应用。近年来由于深度学习在人体姿态估计领域的深入研究,使用卷积神经网络进行人体姿态估计取得了显著的进步,但由于卷积本身仅能提取局部特征,对于长距离特征和通道间特征无法进行有效的提取,如何解决长距离特征和通道间特征的提取问题成为实现高精度人体姿态估计的关键问题之一。为解决上述问题,本文引入了注意力
连续运行卫星定位服务系统(Continuously Operation Reference System,CORS)不仅可以向测量用户提供连续、稳定、实时的高精度定位数据,同时可以为导航、气象预报、交通管理与自然灾害监测提供连续的完整的数据源。近些年来,随着福建省经济建设的快速发展,特别是对于推进“海西”建设的提出,全省各地在进行各种工程建设,这些工程建设都需要测绘技术的保障与支持。如何更快捷方便