An algorithm is proposed to solve robust control problems constrained by partial differential equations with uncertain coefficients, based on the so-called MG/OPT framework. The levels in this MG/OPT hierarchy correspond to discretization levels of the PDE, as usual. For stochastic problems, the relevant quantities (such as the gradient) contain expected value operators on each of these levels. They are estimated using a multilevel Monte Carlo method, the specifics of which depend on the MG/OPT level. Each of the optimization levels then contains multiple underlying multilevel Monte Carlo levels. The MG/OPT hierarchy allows the algorithm to exploit the structure inherent in the PDE, speeding up the convergence to the optimum. In contrast, the multilevel Monte Carlo hierarchy exists to exploit structure present in the stochastic dimensions of the problem. A statement about the rate of convergence of the algorithm is proven, and some additional properties are discussed. The performance of the algorithm is numerically investigated for three test cases. A reduction in the number of samples required on expensive levels and therefore in computational time can be observed.


翻译:根据所谓的MG/OPT框架,提议一种算法,以解决受具有不确定系数的局部差异方程式制约的稳健控制问题,这种MG/OPT等级与通常的PDE的离散等级相对应。对于随机问题,有关数量(如梯度)包含每个等级的预期值操作员。它们使用多层次的蒙特卡洛方法估算,该方法的具体程度取决于MG/OPT水平。每个优化等级随后包含多种基础的多层次的蒙特卡洛等级。MG/OPT等级允许算法利用PDE固有的结构,加快与最佳水平的趋同。相比之下,多层次的蒙特卡洛等级存在利用问题分层结构的情况。关于算法趋同率的说明得到证实,并讨论一些额外特性。对三个测试案例的算法表现进行了数字调查。可以观察到昂贵水平所需的样本数量减少,因此计算时间也减少了。

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