In this paper, we develop a novel virtual-queue-based online algorithm for online convex optimization (OCO) problems with long-term and time-varying constraints and conduct a performance analysis with respect to the dynamic regret and constraint violations. We design a new update rule of dual variables and a new way of incorporating time-varying constraint functions into the dual variables. To the best of our knowledge, our algorithm is the first parameter-free algorithm to simultaneously achieve sublinear dynamic regret and constraint violations. Our proposed algorithm also outperforms the state-of-the-art results in many aspects, e.g., our algorithm does not require the Slater condition. Meanwhile, for a group of practical and widely-studied constrained OCO problems in which the variation of consecutive constraints is smooth enough across time, our algorithm achieves $O(1)$ constraint violations. Furthermore, we extend our algorithm and analysis to the case when the time horizon $T$ is unknown. Finally, numerical experiments are conducted to validate the theoretical guarantees of our algorithm, and some applications of our proposed framework will be outlined.


翻译:在本文中,我们开发了一种新型的虚拟库基在线算法,用于解决具有长期和时间差异限制的在线曲线优化问题,并对动态遗憾和制约违规现象进行绩效分析。我们设计了一个新的双变量更新规则,并将时间差异限制功能纳入双重变量的新方式。据我们所知,我们的算法是第一个同时实现亚线性动态遗憾和制约违规现象的无参数算法。我们提议的算法在许多方面也超过了最新的结果,例如,我们的算法不需要斯拉特条件。同时,对于一组实际和广泛研究的受制约的 OCO问题,如果连续制约的变化足够平稳,我们的算法实现了长期的1美元限制违规现象。此外,我们将我们的算法和分析扩展到时间跨度未知的情况。最后,我们进行了数字实验,以验证我们算法的理论保证,并且将概述我们拟议框架的一些应用情况。

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