In this paper, we propose a continuous-time primal-dual approach for linearly constrained multiobjective optimization problems. A novel dynamical model, called accelerated multiobjective primal-dual flow, is presented with a second-order equation for the primal variable and a first-order equation for the dual variable. It can be viewed as an extension of the accelerated primal-dual flow by Luo [arXiv:2109.12604, 2021] for the single objective case. To facilitate the convergence rate analysis, we introduce a new merit function, which motivates the use of the feasibility violation and the objective gap to measure the weakly Pareto optimality. By using a proper Lyapunov function, we establish the exponential decay rate in the continuous level. After that, we consider an implicit-explicit scheme, which yields an accelerated multiobjective primal-dual method with a quadratic subproblem, and prove the sublinear rates of the feasibility violation and the objective gap, under the convex case and the strongly convex case, respectively. Numerical results are provided to demonstrate the performance of the proposed method.


翻译:本文针对线性约束多目标优化问题,提出了一种连续时间原始-对偶方法。我们提出了一种新颖的动力学模型——加速多目标原始-对偶流,其中原始变量采用二阶方程描述,对偶变量采用一阶方程描述。该模型可视为Luo [arXiv:2109.12604, 2021] 在单目标情形下提出的加速原始-对偶流的扩展。为便于收敛速率分析,我们引入了一种新的评价函数,该函数启发了采用可行性违反度与目标间隙来度量弱帕累托最优性。通过构造合适的Lyapunov函数,我们在连续层面建立了指数衰减速率。随后,我们考虑了一种隐式-显式格式,推导出具有二次子问题的加速多目标原始-对偶方法,并分别在凸情形与强凸情形下证明了可行性违反度与目标间隙的次线性收敛速率。数值实验结果验证了所提方法的性能。

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