Epälineaaristen pienimmän neliösumman tehtävien ratkaiseminen numeerisilla optimointimenetelmillä (valmiin työn esittely)

Samankaltaiset tiedostot
3 Tilayhtälöiden numeerinen integrointi

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 7: Lagrangen kertojat. Pienimmän neliösumman menetelmä.

4. Datan käsittely lyhyt katsaus. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman

Johdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan

3. Datan käsittely lyhyt katsaus

Painokerroin-, epsilon-rajoitusehtoja hybridimenetelmät

Tavoitteet skaalaavan funktion lähestymistapa eli referenssipiste menetelmä

Tchebycheff-menetelmä ja STEM

Epälineaaristen pienimmän neliösumman tehtävien ratkaiseminen numeerisilla optimointimenetelmillä

Painotetun metriikan ja NBI menetelmä

Reaaliarvoinen funktio f : on differentioituva pisteessä x, jos f:lle on siinä voimassa kehitelmä. h h. eli. Silloin

VERKKOJEN MITOITUKSESTA

Mat Lineaarinen ohjelmointi

5. Datan käsittely lyhyt katsaus. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman

11. Vektorifunktion derivaatta. Ketjusääntö

Jaksolliset ja toistuvat suoritukset

Jaetut resurssit. Tosiaikajärjestelmät Luento 5: Resurssien hallinta ja prioriteetit. Mitä voi mennä pieleen? Resurssikilpailu ja estyminen

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

3.5 Generoivat funktiot ja momentit

Galerkin in menetelmä

5. Datan käsittely lyhyt katsaus

COULOMBIN VOIMA JA SÄHKÖKENTTÄ, PISTEVARAUKSET, JATKUVAT VARAUSJAKAUMAT

Työn tavoitteita. 1 Johdanto. 2 Ideaalikaasukäsite ja siihen liittyvät yhtälöt

4. A priori menetelmät

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

BL20A0600 Sähkönsiirtotekniikka

Mat Lineaarinen ohjelmointi

Työn tavoitteita. 1 Johdanto. 2 Ideaalikaasukäsite ja siihen liittyvät yhtälöt

Mat Lineaarinen ohjelmointi

FYSA220/2 (FYS222/2) VALON POLARISAATIO

ER-kaaviot. Ohjelmien analysointi. Tilakaaviot. UML-kaaviot (luokkakaavio) Tietohakemisto. UML-kaaviot (sekvenssikaavio) Kirjasto

Epätäydelliset sopimukset

Mittausvirhe. Mittaustekniikan perusteet / luento 6. Mittausvirhe. Mittausepävarmuus ja siihen liittyvää terminologiaa

FDS-OHJELMAN UUSIA OMINAISUUKSIA

Mat /Mat Matematiikan peruskurssi C3/KP3-I Harjoitus 2, esimerkkiratkaisut

Sähkön- ja lämmöntuotannon kustannussimulointi ja herkkyysanalyysi

KOKONAISRATKAISUT YHDESTÄ PAIKASTA

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Monte Carlo -menetelmä

1. Luvut 1, 10 on laitettu ympyrän kehälle. Osoita, että löytyy kolme vierekkäistä

Maanhintojen vikasietoisesta mallintamisesta

Moderni portfolioteoria

Paperikoneiden tuotannonohjauksen optimointi ja tuotefokusointi

6. Stokastiset prosessit (2)

Tarkastellaan kuvan 8.1 (a) lineaarista nelitahoista elementtiä, jonka solmut sijaitsevat elementin kärkipisteissä ja niiden koordinaatit ovat ( xi

ABTEKNILLINEN KORKEAKOULU

Geneettiset algoritmit ja luonnossa tapahtuva mikroevoluutio

Ilkka Mellin (2008) 1/24

NeuroHaku monikerroksisen perceptron-neuroverkon epälineaarinen optimointi

Kuntoilijan juoksumalli

Sähköstaattinen energia

Kuorielementti hum

Raja-arvot. Osittaisderivaatat.

Turingin kone on kuin äärellinen automaatti, jolla on käytössään

Markov-prosessit (Jatkuva-aikaiset Markov-ketjut)

Simplex-menetelm. S ysteemianalyysin. 11. luento: Duaali-simplex. 1. vaiheen duaali-simplex. Hinnoittelu. Pivot-rivin laskeminen. Degeneroituneisuus

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Kokonaislukuoptimointi

5. KVANTTIMEKANIIKKAA

Kynä-paperi -harjoitukset. Taina Lehtinen Taina I Lehtinen Helsingin yliopisto

Tchebycheff-menetelmä ja STEM


Jäykän kappaleen liike

SEKAELEMENTIT ABSOLUUTTISTEN SOLMUKOORDINAATTIEN MENETELMÄSSÄ

Eräs Vaikutuskaavioiden ratkaisumenetelmä

Uuden eläkelaitoslain vaikutus allokaatiovalintaan

Riskienhallinnan peruskäsitteitä

Puupintaisen sandwichkattoelementin. lujuuslaskelmat. Sisältö:

Lohkoasetelmat. Lohkoasetelmat. Lohkoasetelmat: Mitä opimme? Lohkoasetelmat. Lohkoasetelmat. Satunnaistettu täydellinen lohkoasetelma 1/4

1 0 2 x 1 a. x 1 2x c b 2a c a. Alimmalta riviltä nähdään että yhtälöyhmällä on ratkaisu jos ja vain jos b 3a + c = 0.

Laskennallisen virtausmekaniikan ja lämmönsiirron perusteet Timo Siikonen

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Kimmo Berg. Mat Optimointioppi. 9. harjoitus - ratkaisut

on määritelty tarkemmin kohdassa 2.3 ja pi kohdassa 2.2.

Timo Tarvainen PUROSEDIMENTIIANALYYSIEN HAVAINNOLLISTAMINEN GEOSTATISTIIKAN KEINOIN. Outokumpu Oy Atk-osasto

Hanna-Kaisa Hurme Teräksen tilastollinen rakenneanalyysi Diplomityö

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /7 Laskuharjoitus 8: Vaihtosähköpiireissä esiintyvät tehot

OSSI HEINONEN VASTINPINTAMENETELMÄN SOVELTAMINEN LUJUUSLASKENNASSA

Kollektiivinen korvausvastuu

Teknillinen tiedekunta, matematiikan jaos Numeeriset menetelmät

AVARUUSKEHÄN DISKREETTI OPTIMOINTI. Jussi Jalkanen Rakenteiden Mekaniikka, vol 37 No. 2, 2004, s

Säilörehun korjuuajan vaikutus maitotilan talouteen -lyhyen aikavälin näkökulma

Rahastoonsiirtovelvoitteeseen, perustekorkoon ja vakuutusmaksukorkoon liittyvät laskentakaavat ja periaatteet

Kuluttajahintojen muutokset

Reaalimaailman ympäristön heijastusmallien muodostaminen valokuvien avulla

Taustaa. Sekventiaalinen vaikutuskaavio. Päätöspuista ja vaikutuskaavioista. Esimerkki: Reaktoriongelma. Johdantoa sekventiaalikaavioon

Mikko Lemmetty Aerosolikokojakauman bayesilainen inversio Diplomityö

Tuotteiden erilaistuminen: hintakilpailu

PPSS. Roolikäyttäytymisanalyysi Tämän raportin on tuottanut: MLP Modular Learning Processes Oy Äyritie 8 A FIN Vantaa info@mlp.

Tietojen laskentahetki λ α per ,15 0,18 per ,15 0,18 per tai myöhempi 0,20 0,18

Mittausepävarmuus. Mittaustekniikan perusteet / luento 7. Mittausepävarmuus. Mittausepävarmuuden laskeminen. Epävarmuuslaskelma vai virhearvio?

Kvanttimekaanisten joukkojen yhteys termodynamiikkaan

Kuinka väestö sijoittuu siirryttäessä tietoyhteiskuntaan?

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Tilastollinen päättely II, kevät 2018 Harjoitus 7B Ratkaisuehdotuksia.

3.3 Hajontaluvuista. MAB5: Tunnusluvut

Korkealämpötilakemia

1. (Monisteen teht. 5.16) Eräiden kuulalaakereiden kestoa (miljoonaa kierrosta) on totuttu kuvaamaan Weibull-jakaumalla, jonka tiheysfunktio on

VERKKO-OPPIMATERIAALIN LAATUKRITEERIT

13. Lineaariset ensimmäisen kertaluvun differentiaalisysteemit

JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO JULKISEN JA YKSITYISEN SEKTORIN VÄLISET PALKKAEROT SUOMESSA 2000-LUVULLA

Infektiotautien ehkäisyn talousteoriaa - influenssarokotteen ottamiseen vaikuttavat tekijät Suomessa

Transkriptio:

Epälneaarsten penmmän nelösumman tehtäven ratkasemnen numeerslla optmontmenetelmllä valmn työn esttely Lar Pelkola 9.9.014 Ohjaaja/valvoja: Prof. Harr Ehtamo yön saa tallentaa ja julkstaa Aalto-ylopston avomlla verkkosvulla. Multa osn kakk okeudet pdätetään.

Estyksen ssältö austa avotteet Epälneaarset PNS-tehtävät Menetelmät Kvas-Newton BFGS Gauss-Newton Levenberg-Marquardt ulokset Yhteenveto etolähteet

austa Parametren estmont Mttausdata ja matemaattnen mall Malln parametrt pyrkvät selttämään esmerkks fyskaalsa omnasuuksa mahdollsmman hyvn Optmaalsten parametren löytämseks muodostetaan optmontmall Penmmän nelösumman tehtävä

avotteet utustua epälneaarsn PNS-tehtävn ylesellä tasolla Estellä kolme numeersta ratkasumenetelmää kvas-newton Gauss-Newton Levenberg-Marquardt estata algortmeja muutamalla esmerkktehtävällä Iteraatoden lukumäärät suppenemnen alkuarvauksen vakutus

Epälneaarset PNS-tehtävät Ylenen muoto m epälneaarnen :n suhteen, e voda ratkasta analyyttsest numeerset menetelmät Dervaatat: J on r:n Jacobn matrs 1 1, mn m m y t a r r f n - å å ÎÂ r J f Ñ å Ñ + m r r S S J J H 1,

Epälneaarset PNS-tehtävät Ratkasemseen kaks lähestymstapaa 1 Seuraa epälneaarsten yhtälöryhmen ratkasemsesta r 0. resduaalfunkton r lneaarnen approksmaato: mn r + J - k k Gauss-Newton ja Levenberg-Marquardt Rajottamattoman mnmonnn erkostapaus kohdefunkton f kvadraattnen approksmaato: 1 f k + Ñf k - k + - k H k - k k

Menetelmät Kvas-Newton BFGS-menetelmä Paljon käytetty menetelmä ylesest epälneaarsessa optmonnssa Sop tlantesn, jossa Hessen matrs raskas laskea Hessen matrslle muodostetaan arvo, jota arvodaan teratvsest gradentten avulla B k :t pysyvät postvsest defnttenä teraaton kuluessa E ota huomoon PNS-tehtävän Hessen matrsn rakennetta, vaan approksmo suoraan koko Hessen matrsa Iteraatoaskeleen ptuus saadaan vvahaulla -1 Iteraatoaskel: k + 1 k - lk Bk Ñf k l k B k

Menetelmät Gauss-Newton yksnkertasn vahtoehto epälneaarsn PNS-tehtävn teraatoaskel aemmn estetyn lneaarsen PNS-tehtävän -1 ratkasu: k + 1 k - J k J k J k r k Eroaa Newtonn teraatosta van sten, että Hessen matrsn tosen kertaluvun nformaato S jätetään huomotta Saattaa hajaantua suurresduaalsssa ta vahvast epälneaarsssa tehtävssä, el kun S on suur Jos J on esmerkks häröalts, menetelmä vo törmätä sngularteettehn Suppenemnen vodaan saada varmemmaks vvahaulla

Menetelmät Levenberg-Marquardt Käytetympä menetelmä epälneaarsssa PNS-tehtävssä Käyttää luottamusalueeseen lttyvää logkkaa suppenemsen varmstamseks -1 Iteraatoaskel: - J J m I J r, ta k+ 1 k k k + k k k - J J m dag J J J Parametr m k ³ 0 ohjaa askeleen suuntaa ja ptuutta: Jos on pen, on menetelmä lähellä Gauss-Newton askelta m k m k Jos on suur, on menetelmä lähellä gradenttmenetelmää, jollon myös askeleen ptuus on pen r -1 k + 1 k k k + k k k k k

ulokset Yksnkertanen snfunkto: a t, sn 1t + t1,y1 t,y t3,y3 t4,y4 -,- 0,0, 4,-1.5 BFGS LM LMd GN GNv Iter.lkm 9 7 7 10 6 Suuremman resduaaln vakutus: vahdetaan y3 6 BFGS LM LMd GN GNv Iter.lkm 9 1 1 * 18

ulokset Gaussn funkto: at, e 1 - t- 3 + 4 1,10,10,0 0 BFG S LM LMd GN GNv Iter.lkm 5 4 4 8 8 Huonolla alkuarvauksella: 100,-0,40, 0 0 - BFGS LM LMd GN GNv Iter.lkm 17, e globaal optm 1 7 * *

Kolmulottenen esmerkk - 3t Mall: a t, t, + t e 1 1 1-9 - 0.5, 5 10,-5 10 Iter.lk m BFG S LM LMd GN GNv - 95 3 * 41-4 - 0,10,-10 BFGS LM LMd GN GNv Iter.lkm 13 9, e globaal optm 16 * 40

Yhteenveto Ylespätevä johtopäätöksä menetelmen suortukssta vakea tehdä, tehtäven rakenne ja alkuarvaus vakuttavat algortmen suortuksn lähes anutlaatusella tavalla BFGS suhteellsen robust ja ylespätevä menetelmä, nässä esmerkessa usen htan GN tom parhaten penen resduaaln tehtävssä ja hyvällä alkuarvauksella vo hajaantua vahvast epälneaarsssa tehtävssä ta jos alkuarvaus huono suppenemsen saa varmemmaks vvahaulla LM ehkä nästä kolmesta soveltuvn, robustmp kun GN

etolähteet J. Haataja: Optmonttehtäven ratkasemnen CSC eteellnen laskenta Oy, 1995,.panos. Suurten optmonttehtäven ratkasemnen, CSC eteellnen laskenta Oy, 1994 J.E Denns, JR ja R.B Schnabel: Numercal Methods for Unconstraned Optmzaton and Nonlnear Equatons, Prentce Hall Seres n Computatonal Mathematcs, 1983 Å. Björck: Numercal Methods for Least Squares Problems, Socety for Industral and Appled Mathematcs, 1996

Anesto Gaussn funkton testdata: Bucknell unversty, Department of Physcs and Astronomy, Models and fttng Kolmulottesen esmerkn testdata: Natonal Insttute of Standards and echnology, StrD Nonlnear Least Squares Regresson Datasets