空间分数阶偏微分方程非标准有限差分方法的稳定性和收敛性 被引量：1

1

作者 王琦 刘子婷 《应用数学》 北大核心 2024年第1期159-170,共12页

本文研究空间分数阶偏微分方程非标准有限差分方法数值解的相关问题.采用Grünwald-Letnikov公式和平移Grünwald-Letnikov公式分别对两个空间分数阶导数进行离散.再运用带有时间和空间步长的分母函数构造非标准有限差分方法.... 本文研究空间分数阶偏微分方程非标准有限差分方法数值解的相关问题.采用Grünwald-Letnikov公式和平移Grünwald-Letnikov公式分别对两个空间分数阶导数进行离散.再运用带有时间和空间步长的分母函数构造非标准有限差分方法.进而利用von Neumann分析方法对差分格式的稳定性和收敛性进行研究,获得了一些新的结果.数值例子验证了非标准有限差分方法用于求解空间分数阶偏微分方程的有效性. 展开更多

关键词 空间分数阶偏微分方程 非标准有限差分方法 稳定性 收敛性

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基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型 被引量：9

2

作者 黄果 许黎 +1 位作者 陈庆利 蒲亦非 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期1741-1752,共12页

为了在去噪的同时更多地保留图像的细节信息,将分数阶微积分理论和梯度下降流有效结合,提出了分数阶梯度下降流的概念,并证明了能量泛函的分数阶梯度下降流在一定微分阶次范围内是收敛的。在此基础上,将时间因素引入到改进的基于空间分... 为了在去噪的同时更多地保留图像的细节信息,将分数阶微积分理论和梯度下降流有效结合,提出了分数阶梯度下降流的概念,并证明了能量泛函的分数阶梯度下降流在一定微分阶次范围内是收敛的。在此基础上,将时间因素引入到改进的基于空间分数阶偏微分方程的去噪模型中,从而构建了基于时间-空间分数阶偏微分方程的去噪模型,该模型实现了在时间方向上和空间平面内的同时去噪。实验结果表明,提出的基于时间-空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型较基于空间分数阶偏微分方程的图像去噪模型不仅可以提高信噪比,而且可以大幅减少图像获得最大信噪比所需要的迭代次数。 展开更多

关键词 分数阶微积分 时间-空间分数阶偏微分方程 分数阶梯度 变分法 泛函极值 图像去噪

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分数阶偏微分方程在图像处理中的应用 被引量：9

3

作者 周尚波 王李平 尹学辉 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第2期546-552,共7页

分数阶偏微分方程在图像处理中的应用已受到了广泛的关注,尤其在图像去噪和图像超分辨率(SR)重建方面,目前的研究成果已显示了分数阶应用的优势与效果。对分数阶微积分在图像处理中的作用进行了分析;介绍并讨论了分数阶偏微分方程在图... 分数阶偏微分方程在图像处理中的应用已受到了广泛的关注,尤其在图像去噪和图像超分辨率(SR)重建方面,目前的研究成果已显示了分数阶应用的优势与效果。对分数阶微积分在图像处理中的作用进行了分析;介绍并讨论了分数阶偏微分方程在图像去噪和图像超分辨率重建中的相关理论与模型;通过仿真实验表明,基于分数阶偏微分方程的方法在去噪和减少阶梯效应等方面比整数阶偏微分方程更具有优势;最后指出了未来的相关研究问题。 展开更多

关键词 分数阶偏微分方程 图像去噪 超分辨率图像重建

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Legendre函数法求解分数阶偏微分方程的数值解 被引量：5

4

作者 朱帅 解加全 吴世跃 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期570-578,共9页

分数阶偏微分方程作为一类常见的微分方程用以描述工程等实际问题.较传统的解析方法而言,本文提出的数值算法在计算精度及计算效率上有更大的优势.借助分数阶Legendre函数对待求方程中的二元函数进行级数展开,并结合算子矩阵将待求方程... 分数阶偏微分方程作为一类常见的微分方程用以描述工程等实际问题.较传统的解析方法而言,本文提出的数值算法在计算精度及计算效率上有更大的优势.借助分数阶Legendre函数对待求方程中的二元函数进行级数展开,并结合算子矩阵将待求方程转化为非线性代数方程组,然后通过数学软件求解该方程组,获得原方程的数值解.本文介绍的分数阶Legendre函数法能更精确的模拟工程问题中一些复杂的数学现象,而且在函数推导及构造上都比较简单,很小的级数展开就能达到满意的数值精度.最后给出的误差分析也验证了该方法的收敛性. 展开更多

关键词 分数阶Legendre函数 算子矩阵 分数阶偏微分方程 数值解 Tau方法

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基于广义Oldroyd-B流体问题的高维多项时间分数阶偏微分方程的解析解 被引量：2

5

作者 陈景华 陈雪娟 章红梅 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期397-401,共5页

提出两类高维多项时间分数阶偏微分方程的模型,此模型可用来描述广义黏弹性Oldroyd-B流体的剪应力和剪切速率之间的非线性关系.采用分离变量法将此分数阶偏微分方程转化成分数阶常微分方程,从而得到此高维多项时间分数阶偏微分方程的解... 提出两类高维多项时间分数阶偏微分方程的模型,此模型可用来描述广义黏弹性Oldroyd-B流体的剪应力和剪切速率之间的非线性关系.采用分离变量法将此分数阶偏微分方程转化成分数阶常微分方程,从而得到此高维多项时间分数阶偏微分方程的解析解,解的形式以多重Mittag-Leffler函数的形式给出. 展开更多

关键词 多项时间分数阶偏微分方程 分离变量法 广义Oldroyd-B流体 多重 Mittag-Leffler函数

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一类带变系数的空间分数阶偏微分方程的Chebyshev拟谱分法（英文） 被引量：2

6

作者 杨银 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期745-752,共8页

分数阶微分方程已经广泛地应用于工程等各个领域.在本文中,我们针对一类带变系数的空间分数阶偏微分方程,提出了一种Chebyshev拟谱的数值方法,其中分数阶导数是由Caputo分数阶导数定义.该方法能将空间分数阶偏微分方程转化为一个常微分... 分数阶微分方程已经广泛地应用于工程等各个领域.在本文中,我们针对一类带变系数的空间分数阶偏微分方程,提出了一种Chebyshev拟谱的数值方法,其中分数阶导数是由Caputo分数阶导数定义.该方法能将空间分数阶偏微分方程转化为一个常微分方程,然后在时间上用有限差分方法离散.数值实验表明该方法是有效的. 展开更多

关键词 空间分数阶偏微分方程 CHEBYSHEV多项式 拟谱方法 CAPUTO导数

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不变子空间方法在时空分数阶偏微分方程中的应用 被引量：3

7

作者 侯婕 王丽真 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期84-87,92,共5页

文中介绍了不变子空间方法及其具体步骤,应用此方法研究了6类具有Caputo型导数的时空分数阶偏微分方程或方程组,并构造了这些方程(组)的解析解或给出了精确解所满足的决定方程组。

关键词 CAPUTO导数 不变子空间方法 时空分数阶偏微分方程

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带脉冲的多时滞分数阶阻尼偏微分方程解的强迫振动性 被引量：4

8

作者 林文贤 《华东师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期33-41,共9页

利用微分不等式方法,在Robin和Dirichlet边界条件下,建立了带阻尼项的脉冲多时滞分数阶偏微分方程解的强迫振动性的一些充分条件,并举出一个实例验证了主要结果的有效性.

关键词 强迫振动性 分数阶偏微分方程 多时滞 脉冲

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考虑分数阶梯度的雾天图像增强偏微分方程模型 被引量：2

9

作者 张然 赵凤群 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1643-1651,共9页

为了在去雾的同时增强图像中的纹理细节信息,提高图像亮度,改善图像质量,提出一个雾天图像增强的分数阶偏微分方程模型.将分数阶微分与大气散射物理模型结合,建立了去雾图像的分数阶梯度场;为了突出图像的纹理细节信息,避免出现边缘过... 为了在去雾的同时增强图像中的纹理细节信息,提高图像亮度,改善图像质量,提出一个雾天图像增强的分数阶偏微分方程模型.将分数阶微分与大气散射物理模型结合,建立了去雾图像的分数阶梯度场;为了突出图像的纹理细节信息,避免出现边缘过度增强或细节纹理增强不够的现象,构造了分数阶梯度场的增强函数,使分数阶梯度场随着梯度模的变化达到非线性增强的效果;在梯度域建立能量泛函,使雾天图像梯度场逼近增强梯度场,通过变分法得到分数阶偏微分方程图像增强模型;最后用有限差分法对模型进行数值求解.实验结果表明,文中模型在去雾的同时,能够有效地提高图像的对比度和清晰度,是一种有效的雾天图像增强模型. 展开更多

关键词 雾天图像 图像增强 大气散射物理模型 分数阶梯度场 能量泛函 分数阶偏微分方程

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由分数噪声驱动的一类分数阶随机偏微分方程的光滑密度研究（英文） 被引量：1

10

作者 苍玉权 李沁怡 刘俊峰 《应用概率统计》 CSCD 北大核心 2018年第3期284-296,共13页

本文中,我们研究了由分数噪声驱动的一类分数阶随机偏微分方程,利用Malliavin分析技巧,证明了该类方程的适度解在任意固定的点(t,x)∈[0,T]×R具有光滑密度.

关键词 分数阶随机偏微分方程 变系数的稳定类过程生成元 分数噪声 Malliavin分析 光滑密度

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谱-Galerkin方法求解分数阶偏积分微分方程(英文)

11

作者 李物兰 白宝钢 +2 位作者 李胜军 胡晓晓 韩艳敏 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2013年第6期1-6,共6页

研究了带弱奇异核分数阶偏积分微分方程的初边值问题.首先,在空间方向用谱Galerkin方法得到空间半离散格式,然后证明了该格式的稳定性和误差估计,收敛率体现了"谱精度";在时间方向采用了中心差分,积分项采用了Lagrange内插法... 研究了带弱奇异核分数阶偏积分微分方程的初边值问题.首先,在空间方向用谱Galerkin方法得到空间半离散格式,然后证明了该格式的稳定性和误差估计,收敛率体现了"谱精度";在时间方向采用了中心差分,积分项采用了Lagrange内插法进行离散得到时空全离散格式.最后用数值实验检验了该方法的有效性,同时也确保了理论分析的准确性. 展开更多

关键词 谱Galerkin方法 分数阶偏积分微分方程 弱奇异核 稳定性 误差估计

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分数阶微积分在图像处理中的研究综述 被引量：52

12

作者 黄果 许黎 蒲亦非 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第2期414-420,426,共8页

综述了关于分数阶微积分理论在数字图像底层处理中的应用研究,具体包括:分数阶微积分和分数阶偏微分方程的基本理论及分数阶傅里叶变换的基本性质;分数阶微分滤波器的构造及在图像增强中的应用研究;分数阶积分滤波器的构造及在图像去噪... 综述了关于分数阶微积分理论在数字图像底层处理中的应用研究,具体包括:分数阶微积分和分数阶偏微分方程的基本理论及分数阶傅里叶变换的基本性质;分数阶微分滤波器的构造及在图像增强中的应用研究;分数阶积分滤波器的构造及在图像去噪中的应用研究;分数阶偏微分方程在图像去噪中的应用研究。最后,总结了分数阶微积分理论在图像处理中已取得的研究成果,并结合已有的基于分数阶微积分理论的图像底层处理模型,展望了分数阶微积分理论在图像处理中的应用前景。 展开更多

关键词 分数阶微积分 分数阶偏微分方程 变分法 泛函极值 图像增强 图像去噪

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基于反步法的耦合分数阶反应扩散系统边界输出反馈控制 被引量：1

13

作者 庄波 崔宝同 +1 位作者 楼旭阳 陈娟 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2729-2743,共15页

针对具有空间依赖耦合系数的分数阶反应扩散系统,利用反步法设计了基于观测器的边界输出反馈控制器,证明了观测增益和控制增益核函数矩阵方程的适定性.针对误差系统和输出反馈的闭环系统,利用分数阶Lyapunov方法分析了系统的Mittag-Leff... 针对具有空间依赖耦合系数的分数阶反应扩散系统,利用反步法设计了基于观测器的边界输出反馈控制器,证明了观测增益和控制增益核函数矩阵方程的适定性.针对误差系统和输出反馈的闭环系统,利用分数阶Lyapunov方法分析了系统的Mittag-Leffler稳定性,且利用Wirtinger不等式改进了耦合系统稳定的条件.当系统具有空间依赖的耦合系数时,难以求得控制增益和观测增益核函数的解析解,为此,给出了核函数偏微分方程的数值解方法.数值仿真验证了理论结果. 展开更多

关键词 分数阶偏微分方程 反应扩散系统 反步法 边界控制 输出反馈

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分数维下基于分数阶导数模型的期权定价

14

作者 宋丽娜 朱荻 《高校应用数学学报（A辑）》 北大核心 2022年第2期165-176,共12页

基于分数阶微积分,利用对冲技术建立时空分数阶期权定价方程.根据定价条件,将改进的解析技术与分数阶差分近似相结合建立半解析求解模式处理分数阶导数模型.并对欧式期权进行定价和应用分析,对美式期权的价值进行数值模拟.利用图解说明... 基于分数阶微积分,利用对冲技术建立时空分数阶期权定价方程.根据定价条件,将改进的解析技术与分数阶差分近似相结合建立半解析求解模式处理分数阶导数模型.并对欧式期权进行定价和应用分析,对美式期权的价值进行数值模拟.利用图解说明分数维度下,时间与空间分数阶导数的阶数,级数解的收敛控制参数,波动率对期权价值的影响.文中的工作对期权定价分数阶动力学建模的可行性和有效性进行解释和分析,力求为金融衍生品定价及其相关理论研究提供新的思路. 展开更多

关键词 分数阶微积分 期权定价 分数阶偏微分方程 半解析解

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一类时间变换的强马氏过程

15

作者 赵辉艳 徐嗣棪 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2021年第3期848-859,共12页

该文考虑了一类时间变换的强马氏过程,时间变换是截断从属过程的逆过程,这是对文章(Chen Zhenqing.Time fractional equations and probabilistic representation.Chaos Solitons and Fractals,2017,102:168-174)中结论的推广.该文建立... 该文考虑了一类时间变换的强马氏过程,时间变换是截断从属过程的逆过程,这是对文章(Chen Zhenqing.Time fractional equations and probabilistic representation.Chaos Solitons and Fractals,2017,102:168-174)中结论的推广.该文建立了一种从一般Bernstein函数到广义时间分数阶偏微分方程的对应关系. 展开更多

关键词 截断从属过程 强马氏过程 Bernstein函数 时间分数阶偏微分方程

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