ADMM优化框架

本文深入解析了交替方向乘子法(ADMM)的基本公式,并提供了两种不同的形式,通过一个简单的示例演示其在实际问题中的应用。理解并掌握ADMM是优化和信号处理领域的关键一步。

ADMM的基础公式及两种形式

 

一个基于ADMM分解的简单示例 

 

 

 

 

 

### ADMM优化方法在氢能相关算法中的MATLAB实现 ADMM(Alternating Direction Method of Multipliers)是一种用于求解大规模凸优化问题的有效算法。对于涉及氢能的应用场景,可以考虑通过ADMM来解决能量管理、生产调度等问题。 下面是一个基于ADMM框架下处理简单线性规划模型的MATLAB代码实例,该例子假设目标是在满足一定约束条件下最小化氢气生产的成本: ```matlab function admm_hydrogen() % 参数初始化 rho = 1; % 增广拉格朗日乘子参数 max_iter = 500; % 迭代次数上限 % 定义变量维度以及初始值设定 n = ... % 变量数量, 需要根据具体应用场景定义 m = ... % 约束条件数目, 同样取决于实际应用情况 x = zeros(n, 1); % 初始化决策向量x z = zeros(m, 1); % 辅助变量z u = zeros(m, 1); % 对偶变量u (Lagrange multiplier) A = randn(m,n); % 系统矩阵A, 应依据实际情况构建 b = ones(m, 1)*mean(A*x); % 资源限制b, 根据具体情况调整 for iter = 1:max_iter % 更新x x = proximal_f(x - inv(eye(size(A'))*rho*A')*(A' * (A*z - b + u)), ... 1/rho); % 更新z z_old = z; z = proximal_g(z + 1/rho * (A*x - u)); % 更新u u = u + A*x - z; % 收敛判断 primal_resid = norm(A*x-z); dual_resid = sqrt(rho)*norm(z-z_old); if primal_resid < tol && dual_resid < tol break; end end end % 自定义临近算子函数proximal_f和proximal_g需由用户按照特定问题形式编写 ``` 上述代码展示了如何利用ADMM迭代更新三个主要组件\(x\), \(z\) 和 \(u\) 来逼近最优解的过程[^1]。需要注意的是,在真实世界里针对氢能系统的建模会更加复杂,可能涉及到非线性的物理过程模拟或是更复杂的经济因素考量,因此具体的`proximal_f()`和`proximal_g()`函数需要依照所研究的具体问题设计。
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