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基于修正型FR共轭梯度法的时间域粘声多参数全波形反演研究
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作者 李振春 赵贤阳 +3 位作者 张春燕 张凯 徐夷鹏 孟繁琨 《石油物探》 北大核心 2025年第2期247-256,共10页
实际地下介质具有粘滞性,研究粘声介质下的全波形反演方法具有实际意义。针对全波形反演中Hessian矩阵计算复杂、共轭梯度法收敛速度慢等问题,将修正型FR共轭梯度法应用到全波形反演中。修正型FR共轭梯度法使用了更多的梯度信息,具有和... 实际地下介质具有粘滞性,研究粘声介质下的全波形反演方法具有实际意义。针对全波形反演中Hessian矩阵计算复杂、共轭梯度法收敛速度慢等问题,将修正型FR共轭梯度法应用到全波形反演中。修正型FR共轭梯度法使用了更多的梯度信息,具有和拟牛顿法相似的结构和性质,在加快收敛速度的同时可以提升反演效果,计算量仅有少量增加。采用该方法进行了标准线性固体(SLS)模型的时间域粘声多参数全波形反演的研究。模型测试结果表明相对于常规FR共轭梯度法,修正后的方法可以得到更精确的反演结果,加快收敛速度的同时深部反演效果更好,并通过两步法反演策略进一步提高了品质因子的反演效果。 展开更多
关键词 全波形反演 粘声波方程 速度 品质因子 修正型FR共轭梯度法
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凸约束非线性方程组的改进谱共轭梯度解法及图像去噪应用
2
作者 李丹丹 吴加其 +1 位作者 黎勇 王松华 《应用数学》 北大核心 2025年第2期492-500,共9页
为了更加有效地求解大规模凸约束非线性方程组及图像去噪问题,本文在Dai-Yuan(DY)和Hestenes-Stiefel(HS)共轭梯度法的基础上引入谱参数并设计一个新的杂交搜索方向公式,结合高效线搜索技术和投影技术提出一种杂交谱共轭梯度投影算法.... 为了更加有效地求解大规模凸约束非线性方程组及图像去噪问题,本文在Dai-Yuan(DY)和Hestenes-Stiefel(HS)共轭梯度法的基础上引入谱参数并设计一个新的杂交搜索方向公式,结合高效线搜索技术和投影技术提出一种杂交谱共轭梯度投影算法.新算法的搜索方向在不依赖于任何线搜索方法下自动满足充分下降性和信赖域特性.在合理的假设下,新算法具有全局收敛性质.数值结果表明新算法与现有同类算法相比更加高效且有效解决图像去噪问题. 展开更多
关键词 凸约束非线性方程组 大规模 谱共轭梯度法 全局收敛性 图像去噪
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多重网格法二维Helmholtz方程解算及其在电磁法正演模拟中的应用 被引量:6
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作者 杨振威 冯磊 +2 位作者 赵宁 赵秋芳 杨双安 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期167-172,共6页
为了提高Helmholtz方程数值计算效率和精度,研究了多重网格算法,并对比研究了该算法与共轭梯度法、预处理共轭梯度法和超松弛法求解二维Helmholtz方程的计算精度和收敛速度,网格剖分采用可实现网格自动细化的Delaunay三角网格算法。研... 为了提高Helmholtz方程数值计算效率和精度,研究了多重网格算法,并对比研究了该算法与共轭梯度法、预处理共轭梯度法和超松弛法求解二维Helmholtz方程的计算精度和收敛速度,网格剖分采用可实现网格自动细化的Delaunay三角网格算法。研究结果表明:多重网格法在计算时间和迭代收敛效率方面具有较大优势,但其迭代计算误差大于其他算法,这或许与不规则网格剖分导致网格层间插值、限制算子扩大了计算误差有关。最后,初步研究了基于多重网格算法的大地电磁二维正演模拟响应。 展开更多
关键词 多重网格 HELMHOLTZ方程 大地电磁 共轭梯度
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三维一阶速度—应力声波方程全波形反演 被引量:9
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作者 李海山 杨午阳 雍学善 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期730-736,共7页
基于时间域三维一阶速度—应力声波方程,采用基于摄动理论的伴随状态法,推导出时间域三维一阶速度—应力声波方程的伴随方程及相应的纵波速度的梯度计算公式,并采用交错网格有限差分法计算正向传播波场及逆时外推的伴随波场,进而计算出... 基于时间域三维一阶速度—应力声波方程,采用基于摄动理论的伴随状态法,推导出时间域三维一阶速度—应力声波方程的伴随方程及相应的纵波速度的梯度计算公式,并采用交错网格有限差分法计算正向传播波场及逆时外推的伴随波场,进而计算出纵波速度的梯度,在此基础上采用共轭梯度法更新纵波速度模型,实现了基于一阶速度—应力声波方程的三维全波形反演方法。由于基于一阶速度—应力声波方程,该方法能够方便地采用交错网格有限差分法求解。由于基于GPU在时间域实现,波场正向传播及逆时外推时较直接、快速。模型测试结果证明了方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 伴随状态法 伴随方程 交错网格 共轭梯度法 全波形反演
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优化系数傍轴近似方程三维一步法偏移 被引量:21
5
作者 王华忠 马在田 曹景忠 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期170-184,共15页
三维偏移成像的核心问题是三维波场外推算子。本文在最小二乘意义下用共轭梯度方法导出优化系数的三维傍轴近似方程。这虽然具有经典45°的形式,却能使近70°的界面反射波准确地偏移归位,同时我们构造出了该方程的隐式、恒稳... 三维偏移成像的核心问题是三维波场外推算子。本文在最小二乘意义下用共轭梯度方法导出优化系数的三维傍轴近似方程。这虽然具有经典45°的形式,却能使近70°的界面反射波准确地偏移归位,同时我们构造出了该方程的隐式、恒稳、中心差分的差分方程。凡是具有经典45°形式的三维偏移方程都可用此差分方程求解。与已有的三维一步法偏移算子相比,该算法具有效率高、稳定性好、处理效果明显及编程简单的优点。 展开更多
关键词 优化系数 地震数据 三维 一步法偏移 地震勘探
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时间域航空电磁2.5维非线性共轭梯度反演 被引量:5
6
作者 强建科 满开峰 +5 位作者 龙剑波 鲁凯 ZHU Yue 陈龙伟 李俊营 毛先成 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4701-4709,共9页
对于时间域航空电磁法二维和三维反演来说,最大的困难在于有效的算法和大的计算量需求.本文利用非线性共轭梯度法实现了时间域航空电磁法2.5维反演方法,着重解决了迭代反演过程中灵敏度矩阵计算、最佳迭代步长计算、初始模型选取等问题... 对于时间域航空电磁法二维和三维反演来说,最大的困难在于有效的算法和大的计算量需求.本文利用非线性共轭梯度法实现了时间域航空电磁法2.5维反演方法,着重解决了迭代反演过程中灵敏度矩阵计算、最佳迭代步长计算、初始模型选取等问题.在正演计算中,我们采用有限元法求解拉式傅氏域中的电磁场偏微分方程,再通过逆拉氏和逆傅氏变换高精度数值算法得到时间域电磁响应.在灵敏度矩阵计算中,采用了基于拉式傅氏双变换的伴随方程法,时间消耗只需计算两次正演,从而节约了大量计算时间.对于最佳步长计算,二次插值向后追踪法能够保证反演迭代的稳定性.设计两个理论模型,检验反演算法的有效性,并讨论了选择不同初始模型对反演结果的影响.模型算例表明:非线性共轭梯度方法应用于时间域航空电磁2.5维反演中稳定可靠,反演结果能够有效地反映地下真实电性结构.当选择的初始模型电阻率值与真实背景电阻率值接近时,能得到较好的反演结果,当初始模型电阻率远大于或远小于真实背景电阻率值时反演效果就会变差. 展开更多
关键词 时间域航空电磁法 2.5D瞬变电磁反演 伴随方程法 非线性共轭梯度 灵敏度矩阵
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三维非稳态热传导逆问题反演算法研究 被引量:12
7
作者 钱炜祺 何开锋 汪清 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期611-618,共8页
利用表面温度测量来反演热传导方程中的热源项是一类典型的热传导逆问题,在采用有限体积法对三维非稳态热传导问题进行数值求解的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,建立了伴随方程法和共轭梯度法这两类反演算法.采用这两类算法对... 利用表面温度测量来反演热传导方程中的热源项是一类典型的热传导逆问题,在采用有限体积法对三维非稳态热传导问题进行数值求解的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,建立了伴随方程法和共轭梯度法这两类反演算法.采用这两类算法对一个典型算例的计算结果表明:建立的两类反演算法是有效的,具有较好的抗噪性能.此外,对反演算法中计算收敛准则的选取进行了较深入的分析,结果表明,由于热传导逆问题的不适定性,优化过程中目标函数值越小并不意味着反演结果与真值更为接近,可以通过设定合适的收敛准则来模拟正则化项的作用,克服不适定性的影响. 展开更多
关键词 三维非稳态热传导逆问题 热源项 伴随方程 共轭梯度法 收敛准则
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一类无约束优化的非单调共轭梯度法 被引量:7
8
作者 孙中波 段复建 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期12-15,20,共5页
针对无约束优化问题,提出一类新的非单调共轭梯度法,在新的非单调Wolfe条件下保证了算法的全局收敛性,并在每次迭代过程中,均可得到初始的自适应步长和充分下降方向.数值结果表明算法是可行和有效的.
关键词 共轭梯度法 非单调线搜索 全局收敛
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预优矩阵及其构造技术 被引量:10
9
作者 范啸涛 季光明 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期432-435,共4页
为达到预处理共轭梯度法 ( PCG)提高收敛速度 ,克服数值不稳定性目的 ,给出了构造预优矩阵的条件 ,并构造了三个典型的预优矩阵。它们是不完全 Cholesky因子预优矩阵 ,对角预优矩阵和利用 SSOR法导出的预优矩阵 ,且在 PCG中是应用效果... 为达到预处理共轭梯度法 ( PCG)提高收敛速度 ,克服数值不稳定性目的 ,给出了构造预优矩阵的条件 ,并构造了三个典型的预优矩阵。它们是不完全 Cholesky因子预优矩阵 ,对角预优矩阵和利用 SSOR法导出的预优矩阵 ,且在 PCG中是应用效果很好的预优矩阵。 展开更多
关键词 条件数 预处理共轭梯度法 不完全Cholesky分解 对称逐次超松弛迭代法
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基于高阶叠层基函数的加速迭代求解方法 被引量:7
10
作者 任仪 聂在平 赵延文 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期100-105,共6页
研究了高阶叠层矢量基函数的尺度因子对迭代法求解矩阵方程收敛性的影响,选择了可以有效降低矩阵条件数的尺度因子;在此基础上,详细阐述了求解基于高阶叠层矢量基函数阻抗矩阵方程的叠层共轭梯度方法(HCGM),并从理论上分析了叠层共轭梯... 研究了高阶叠层矢量基函数的尺度因子对迭代法求解矩阵方程收敛性的影响,选择了可以有效降低矩阵条件数的尺度因子;在此基础上,详细阐述了求解基于高阶叠层矢量基函数阻抗矩阵方程的叠层共轭梯度方法(HCGM),并从理论上分析了叠层共轭梯度算法的收敛性能。通过计算实例表明,与共轭梯度方法(CGM)相比,使用HCGM可以大幅度减少矩阵方程的迭代求解时间。 展开更多
关键词 电磁场积分方程 叠层基函数 叠层共轭梯度算法 尺度因子
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应用改进算法的对称逐步超松弛预处理共轭梯度法进行大体积混凝土仿真计算 被引量:3
11
作者 韩林 张子明 倪志强 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期278-283,共6页
针对大体积混凝土有限元仿真计算中存在计算规模大、计算时间长的问题,为克服使用直接解法导致占用内存多、耗时长和精度得不到保证的缺点,充分考虑大体积混凝土结构有限元仿真分析中温度场和位移场求解的特点,用改进算法的对称逐步超... 针对大体积混凝土有限元仿真计算中存在计算规模大、计算时间长的问题,为克服使用直接解法导致占用内存多、耗时长和精度得不到保证的缺点,充分考虑大体积混凝土结构有限元仿真分析中温度场和位移场求解的特点,用改进算法的对称逐步超松弛预处理共轭梯度法取代直接解法,进行温度场和位移场计算中大型稀疏对称正定线性方程组的求解.采用算例计算对比了使用2种方法计算的内存占用、耗时和计算精度等情况,结果表明,该方法可完全消除整体劲度矩阵带宽对存储空间需求的影响,减少内存占用和计算耗时,且使得计算精度可灵活控制. 展开更多
关键词 大体积混凝土 对称逐步超松弛 预处理共轭梯度法 有限元方法 仿真计算
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多变量矩阵方程异类约束解的修正共轭梯度法 被引量:13
12
作者 武见 张凯院 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期112-116,共5页
基于求解线性代数方程组的共轭梯度法,通过对相关矩阵和系数的修改,建立了一种求多矩阵变量矩阵方程异类约束解的修正共轭梯度法.该算法不要求等价线性代数方程组的系数矩阵具备正定性、可逆性或者列满秩性,因此算法总是可行的.利用该... 基于求解线性代数方程组的共轭梯度法,通过对相关矩阵和系数的修改,建立了一种求多矩阵变量矩阵方程异类约束解的修正共轭梯度法.该算法不要求等价线性代数方程组的系数矩阵具备正定性、可逆性或者列满秩性,因此算法总是可行的.利用该算法不仅可以判断矩阵方程的异类约束解是否存在,而且在有异类约束解,不考虑舍入误差时,可在有限步计算后求得矩阵方程的一组异类约束解;选取特殊初始矩阵时,可求得矩阵方程的极小范数异类约束解.另外,还可求得指定矩阵在异类约束解集合中的最佳逼近.算例验证了该算法的有效性. 展开更多
关键词 矩阵方程 异类约束矩阵 修正共轭梯度法 最佳逼近 极小范数解
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预条件方程组及其应用 被引量:5
13
作者 梅金顺 刘洪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期718-722,共5页
建立了与一般Toeplitz方程组ANX =B所对应的ω循环型预条件方程组PN[ω]Xω =B .通过采用不同的准则构造预条件矩阵 ,可以得到不同的预条件方程组 ,计算出合理的ω值 .理论分析和实际计算证明了该方法所得到的近似计算结果优于普通Four... 建立了与一般Toeplitz方程组ANX =B所对应的ω循环型预条件方程组PN[ω]Xω =B .通过采用不同的准则构造预条件矩阵 ,可以得到不同的预条件方程组 ,计算出合理的ω值 .理论分析和实际计算证明了该方法所得到的近似计算结果优于普通Fourier变换方法 (ω =1) 展开更多
关键词 ω循环矩阵 共轭梯度法 预条件方程 近似计算 地震勘探
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有限元水流计算中内存和运行效率初探 被引量:7
14
作者 周杰 汪德爟 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期593-597,共5页
有限元在非恒定流计算中耗内存大、耗机时多的问题一直困扰着工程师,限制了有限元的应用。采用分步有限元方法离散二维浅水方程,并初步探索了行指标矩阵压缩存储稀疏矩阵的方法和效率以及预条件双共扼梯度法在求解有限元方法中形成的大... 有限元在非恒定流计算中耗内存大、耗机时多的问题一直困扰着工程师,限制了有限元的应用。采用分步有限元方法离散二维浅水方程,并初步探索了行指标矩阵压缩存储稀疏矩阵的方法和效率以及预条件双共扼梯度法在求解有限元方法中形成的大型线性方程组中的效率,取得了满意的结果。在一定程度上缓解了有限元在非恒定流计算中存在的耗内存大、耗时多的问题。 展开更多
关键词 有限元 浅水方程 稀疏矩阵 共扼梯度法 运行效率 水流计算
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大型复线性方程组预处理双共轭梯度法 被引量:10
15
作者 张永杰 孙秦 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第36期19-20,共2页
当复线性方程组的规模较大或系数矩阵的条件数很大时,系数矩阵易呈现病态特性,双共轭梯度法存在不收敛和收敛速度慢的潜在问题,采用适当的预处理技术,可以改善矩阵病态特性,加快收敛速度。从实型不完全Cholesky分解预处理方法出发,构造... 当复线性方程组的规模较大或系数矩阵的条件数很大时,系数矩阵易呈现病态特性,双共轭梯度法存在不收敛和收敛速度慢的潜在问题,采用适当的预处理技术,可以改善矩阵病态特性,加快收敛速度。从实型不完全Cholesky分解预处理方法出发,构造了一种针对复线性方程组的预处理方法,结合双共轭梯度法,给出了一种预处理双共轭梯度法。数值算例表明该算法求解速度快,可靠高效,能够应用于大型复线性方程组的求解。 展开更多
关键词 大型复线性方程组 不完全Cholesky分解预处理 双共轭梯度法
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一种新的非单调谱共轭梯度算法 被引量:2
16
作者 胡朝明 万中 王旭 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2013年第1期78-88,共11页
提出了一类新的非单调谱共轭梯度方法.该方法通过引入混合因子,将HS方法和PRP方法结合得到共轭系数的新的选取方式.以此为基础,通过合适地选取谱系数保证了所有搜索方向不依赖于线搜索条件,恒为充分下降方向.其次,该方法还修正了Zhang和... 提出了一类新的非单调谱共轭梯度方法.该方法通过引入混合因子,将HS方法和PRP方法结合得到共轭系数的新的选取方式.以此为基础,通过合适地选取谱系数保证了所有搜索方向不依赖于线搜索条件,恒为充分下降方向.其次,该方法还修正了Zhang和Hager提出的非单调线搜索规则,在更弱的假设条件下证明了全局收敛性.数值试验说明了该方法的计算性能优良. 展开更多
关键词 谱共轭梯度法 非单调线搜索 无约束优化 全局收敛性
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基于紧支撑径向基函数与共轭梯度法的大规模散乱数据快速曲面插值 被引量:3
17
作者 于秋则 曹矩 +1 位作者 柳健 田金文 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期298-301,共4页
该文提出一种快速大规模散乱数据的曲面插值算法。在此算法中,首先采用紧支撑径向基函数(CSRBF)作为插值基函数,采用CSRBF的优点是保证构成的系数方程组是对称正定而且系数是稀疏的。这样可保证系数方程组一定可解而且可以减少内存的开... 该文提出一种快速大规模散乱数据的曲面插值算法。在此算法中,首先采用紧支撑径向基函数(CSRBF)作为插值基函数,采用CSRBF的优点是保证构成的系数方程组是对称正定而且系数是稀疏的。这样可保证系数方程组一定可解而且可以减少内存的开销。其次采用共轭梯度法求解大规模系数方程组。该算法在系数方程组的系数矩阵A:N×N是对称正定的情况下,最多迭代N步就可以求得方程组的解,实验结果表明该算法的快速性,特别适合大规模散乱数据的曲面的插值。 展开更多
关键词 散乱数据曲面插值 紧支撑径向基函数 约束点 系数方程组 共轭梯度法
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井地电法的准解析近似三维反演研究 被引量:8
18
作者 王志刚 何展翔 +2 位作者 魏文博 刘雪军 唐必晏 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期220-225,共6页
针对复杂地电模型的井地电法三维反演方法研究一直是一个具有挑战性的课题。传统的积分方程法作为一种直接的三维电磁正演近似模拟方法,计算量很大,精度低。为避开积分方法的缺点,准解析近似法(QA)应用而生,此法以计算速度快,精度高最... 针对复杂地电模型的井地电法三维反演方法研究一直是一个具有挑战性的课题。传统的积分方程法作为一种直接的三维电磁正演近似模拟方法,计算量很大,精度低。为避开积分方法的缺点,准解析近似法(QA)应用而生,此法以计算速度快,精度高最具特色。本文在准解析近似和重加权正则化的共轭梯度法的基础上,推演出一套可实际应用的算法,并用Visual Fortran6.5开发了井地电法三维准解析近似反演程序。通过理论模型的合成数据反演试算,表明基于准解析近似法和加权正则化的共轭梯度法的井地电法三维反演程序有着计算速度快、反演精度高等特点。 展开更多
关键词 井地电法 准解析近似 积分方程法 重加权正则化的共轭梯度法
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多重网格在黏性流动最小二乘等几何模拟中的应用 被引量:3
19
作者 陈德祥 徐自力 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期122-127,共6页
针对最小二乘等几何方法模拟黏性流动时条件数大、迭代法收敛速度慢的问题,提出了基于多重网格技术的加速方法。计算中自动生成一系列疏密不同的网格,在最密网格上用最小二乘等几何方法将Navier-Stokes方程离散为代数方程组,用多重网格... 针对最小二乘等几何方法模拟黏性流动时条件数大、迭代法收敛速度慢的问题,提出了基于多重网格技术的加速方法。计算中自动生成一系列疏密不同的网格,在最密网格上用最小二乘等几何方法将Navier-Stokes方程离散为代数方程组,用多重网格方法作为独立求解器或共轭梯度法的预处理器迭代求解所得到的代数方程组。对雷诺数为100、400、1 000和2 500的顶盖驱动流进行了数值模拟,计算中进行23次迭代可使方程组的余量降低10个数量级,流动特征量的计算误差在1%以内。计算结果表明,通过多重网格技术加速迭代,提高了最小二乘等几何方法模拟黏性流动的计算效率。 展开更多
关键词 多重网格 最小二乘 等几何方法 共轭梯度法 NAVIER-STOKES方程
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使用GPU加速渲染真实感水波效果的研究 被引量:1
20
作者 陈显军 湛永松 +3 位作者 秦晨光 姜文波 冉兆春 石民勇 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第15期3514-3517,共4页
为了提高水面波动效果模拟的实时性并保持真实感,提出一种基于可编程图形处理器(GPU)的向量代数运算模型,并使用该模型求解水波动方程以加速水波仿真过程。给出了模型的数据结构定义和数据操作设计,对二维水波微分方程进行离散化处理,... 为了提高水面波动效果模拟的实时性并保持真实感,提出一种基于可编程图形处理器(GPU)的向量代数运算模型,并使用该模型求解水波动方程以加速水波仿真过程。给出了模型的数据结构定义和数据操作设计,对二维水波微分方程进行离散化处理,将其表达为矩阵矢量相乘的形式,再采取共轭梯度法进行求解,以获得代表水面的高度图。通过高度图信息来生成法线,从而获得水面反射和折射效果。实验结果表明,该算法充分发挥了GPU的高速性能优势来求解复杂的水面波动方程,能有效提高真实感水波纹模拟的效率。 展开更多
关键词 图形处理器 向量 水波方程 实时渲染 共轭梯度法
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