In this letter, we study the problem of accelerating reaching average consensus over connected graphs in a discrete-time communication setting. Literature has shown that consensus algorithms can be accelerated by increasing the graph connectivity or optimizing the weights agents place on the information received from their neighbors. Here, instead of altering the communication graph, we investigate two methods that use buffered states to accelerate reaching average consensus over a given graph. In the first method, we study how convergence rate of the well-known first-order Laplacian average consensus algorithm changes when agreement feedback is generated from buffered states. For this study, we obtain a sufficient condition on the ranges of buffered state that leads to faster convergence. In the second proposed method, we show how the average consensus problem can be cast as a convex optimization problem and solved by first-order accelerated optimization algorithms for strongly-convex cost functions. We construct an accelerated average consensus algorithm using the so-called Triple Momentum optimization algorithm. The first approach requires less global knowledge for choosing the step size, whereas the second one converges faster in our numerical results by using extra information from the graph topology. We demonstrate our results by implementing the proposed algorithms in a Gaussian Mixture Model (GMM) estimation problem used in sensor networks.


翻译:在这封信中,我们研究了在离散时间通信环境中就连接的图表加速达成平均共识的问题。文献表明,可以通过增加图形连接或优化从邻居处收到的信息的重量代理器,加速达成共识的共识算法。在这里,我们不是修改通信图,而是调查使用缓冲状态加快就某一图表达成平均共识的两种方法。在第一个方法中,我们研究在从缓冲状态产生协议反馈时,众所周知的第一阶拉普拉卡亚平均共识算法的趋同率如何变化。对于本研究,我们获得了一个足够条件,即缓冲状态的范围可以加快趋同速度。在第二个拟议方法中,我们展示了如何将平均共识问题描绘成一个螺旋优化问题,并通过对强凝固成本函数的一级快速优化算法来解决。我们用所谓的Tripole Momentum优化算法来加速了平均共识算法。在选择步态大小时,第一个方法要求较少全球知识,而第二个方法则通过使用来自模型表层学的额外信息,使我们的数字结果更快地集中起来。在第二个方法中,我们展示的是,如何将平均的共识问题转化为测算。我们在模型的Mix 中,我们用了MLA 。

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