Projektivni postupci tipa konjugovanih gradijenata za rešavanje nelinearnih monotonih sistema velikih dimenzija

Abstract

U disertaciji su posmatrani projektivni postupci tipa konjugovanih gradijenata za rešavanje nelinearnih monotonih sistema velikih dimenzija. Ovi postupci kombinuju projektivnu metodu sa pravcima pretraživanja tipa konjugovanih gradijenata. Zbog osobine monotonosti sistema, projektivna metoda omogućava jednostavnu globalizaciju, a pravci pretraživanja tipa konjugovanih gradijenata zahtevaju malo računarske memorije pa su pogodni za rešavanje sistema velikih dimenzija. Projektivni postupci tipa konjugovanih gradijenata ne koriste izvode niti funkciju cilja i zasnovani su samo na izračunavanju vrednosti funkcije sistema, pa su pogodni i za rešavanje neglatkih monotonih sistema. Pošto se globalna konvergencija dokazuje bez pretpostavki o regularnosti, ovi postupci se mogu koristiti i za rešavanje sistema sa singularnim rešenjima. U disertaciji su definisana tri nova tročlana pravca pretraživanja tipa Flečer-Rivs i dva nova hibridna pravca tipa Hu-Stori. Formulisani su projektivni postupci sa novim pravcima pretraživanja i dokazana je njihova globalna konvergencija. Numeričke performanse postupaka testirane su na relevantnim primerima i poređene sa poznatim postupcima iz literature. Numerički rezultati potvrđuju da su novi postupci robusni, efikasni i uporedivi sa postojećim postupcima.

Projection based CG methods for solving large-scale nonlinear monotone systems are considered in this thesis. These methods combine hyperplane projection technique with conjugate gradient (CG) search directions. Hyperplane projection method is suitable for monotone systems, because it enables simply globalization, while CG directions are efficient for large-scale nonlinear systems, due to low memory. Projection based CG methods are funcion-value based, they don’t use merit function and derivatives, and because of that they are also suitable for solving nonsmooth monotone systems. The global convergence of these methods are ensured without additional regularity assumptions, so they can be used for solving singular systems.Three new three-term search directions of Fletcher-Reeves type and two new hybrid search directions of Hu-Storey type are defined. PCG algorithm with five new CG type directions is proposed and its global convergence is established. Numerical performances of methods are tested on relevant examples from literature. These results point out that new projection based CG methods have good computational performances. They are efficient, robust and competitive with other methods.