Sequences of parametrized Lyapunov equations can be encountered in many application settings. Moreover, solutions of such equations are often intermediate steps of an overall procedure whose main goal is the computation of $\text{trace}(EX)$ where $X$ denotes the solution of a Lyapunov equation and $E$ is a given matrix. We are interested in addressing problems where the parameter dependency of the coefficient matrix is encoded as a low-rank modification to a \emph{seed}, fixed matrix. We propose two novel numerical procedures that fully exploit such a common structure. The first one builds upon the Sherman-Morrison-Woodbury (SMW) formula and recycling Krylov techniques, and it is well-suited for small dimensional problems as it makes use of dense numerical linear algebra tools. The second algorithm can instead address large-scale problems by relying on state-of-the-art projection techniques based on the extended Krylov subspace. We test the new algorithms on several problems arising in the study of damped vibrational systems and the analyses of output synchronization problems for multi-agent systems. Our results show that the algorithms we propose are superior to state-of-the-art techniques as they are able to remarkably speed up the computation of accurate solutions.


翻译:参数化李雅普诺夫方程序列广泛存在于众多应用场景中。此外,此类方程的解常作为整体计算流程的中间步骤,其主要目标是计算 $\text{trace}(EX)$,其中 $X$ 表示李雅普诺夫方程的解,$E$ 为给定矩阵。本文关注系数矩阵的参数依赖性可表示为固定“种子”矩阵低秩修正的一类问题。我们提出了两种新型数值方法,以充分利用这种共有结构。第一种方法基于 Sherman-Morrison-Woodbury (SMW) 公式与循环 Krylov 技术,适用于小规模问题,因其采用了稠密数值线性代数工具。第二种算法则能通过基于扩展 Krylov 子空间的前沿投影技术处理大规模问题。我们在阻尼振动系统研究与多智能体系统输出同步分析等若干问题上测试了新算法。结果表明,所提算法相比现有技术具有显著优势,能够大幅加速精确解的求解过程。

0
下载
关闭预览

相关内容

牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
2+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
19+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
相关VIP内容
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员