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Certificates of infeasibility via nonsmooth optimization
An important aspect in the solution process of constraint satisfaction
problems is to identify exclusion boxes which are boxes that do not contain
feasible points. This paper presents a certificate of infeasibility for finding
such boxes by solving a linearly constrained nonsmooth optimization problem.
Furthermore, the constructed certificate can be used to enlarge an exclusion
box by solving a nonlinearly constrained nonsmooth optimization problem.Comment: arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1506.0802
A feasible second order bundle algorithm for nonsmooth, nonconvex optimization problems with inequality constraints and its application to certificates of infeasibility
Diese Arbeit erweitert den SQP-Zugang des Bundle-Newton-Verfahrens fĂĽr nichtglatte, unrestringierte
Optimierungsprobleme zu einem zulässigen Bundle-Algorithmus zweiter Ordnung für nichtglatte,
nichtkonvexe Optimierungsprobleme mit Ungleichungsnebenbedingungen. An Stelle der Verwendung
einer Straffunktion oder eines Filters oder einer Improvement-Funktion zur Behandlung der Nebenbedingungen,
wird die Suchrichtung durch Lösen eines konvexen quadratischen Optimierungsproblems
mit quadratischen Nebenbedingungen bestimmt, um gute Iterationspunkte zu erhalten. AuĂźerdem untersuchen
wir einige Varianten des Suchrichtungsproblems, wir geben eine numerische Rechtfertigung
für die Anwendbarkeit des vorgestellten Zugangs, indem wir die Effektivität von verschiedener Lösungssoftware
fĂĽr die Berechnung der Suchrichtung vergleichen, und wir weisen die globale Konvergenz der
Methode unter bestimmten Voraussetzungen nach.
Weiters stellen wir eine wichtige Anwendung der nichtglatten Optimierung für Zulässigkeitsprobleme
vor: Dazu führen wir ein Unzulässigkeitszertifikat ein, welches das Auffinden von Ausschlussboxen
durch Lösen eines nichtglatten Optimierungsproblems mit linearen Nebenbedingungen ermöglicht. Zusätzlich
kann dieses Zertifikat verwendet werden, um eine Ausschlussbox durch Lösen eines nichtglatten
Optimierungsproblems mit nichtlinearen Nebenbedingungen zu vergrößern.
Schließlich besprechen wir noch die im Vergleich zu anderer Lösungssoftware guten Testergebnisse von
unserem Bundle-Algorithmus zweiter Ordnung fĂĽr einige Hock-Schittkowski-Beispiele, fĂĽr Beispiele die
im Zusammenhang mit der Auffindung von Ausschlussboxen in Zulässigkeitsproblemen auftreten und
für höher dimensionale stückweise quadratische Beispiele.This thesis extends the SQP-approach of the well-known bundle-Newton method for nonsmooth unconstrained
minimization to a feasible second order bundle algorithm for nonsmooth, nonconvex optimization
problems with inequality constraints: Instead of using a penalty function or a filter or an
improvement function to deal with the presence of constraints, the search direction is determined by
solving a convex quadratically constrained quadratic program to obtain good iteration points. Moreover,
we investigate certain versions of the search direction problem, we justify the applicability of
this approach numerically by using different solvers for the computation of the search direction and
we show global convergence of the method under certain assumptions.
Furthermore, we present an important application of nonsmooth optimization to constraint satisfaction
problems: We introduce a certificate of infeasibility for finding exclusion boxes by solving a linearly
constrained nonsmooth optimization problem. Additionally, the constructed certificate can be used to
enlarge an exclusion box by solving a nonlinearly constrained nonsmooth optimization problem.
Finally, the good performance of the second order bundle algorithm is demonstrated by comparison
with test results of other solvers on examples of the Hock-Schittkowski collection, on custom examples
that arise in the context of finding exclusion boxes for constraint satisfaction problems, and on higher
dimensional piecewise quadratic examples