改进的最佳摄动量法及在反问题中的应用

给出了改进的最佳摄动量法,并应用在双曲型方程参数反演问题的求解中.由遗传算法借助交叉和变异算子控制全局搜索来获得参数的初始迭代值,代入最佳摄动量法求解出稳定的高精度数值解.     

基于遗传算法的最佳摄动量法在反问题中的应用

抛物型方程参数的反演在工程中有重要的应用价值,针对最佳摄动量法对初始模型依赖性的严重不足,给出遗传算法对最佳摄动量法的改进的新算法并进行了数值模拟．从模拟结果可以看到模拟结果与估算值曲线图基本吻合,体现了该方法的有效性和高精度性,且新算法弥补了对初始数据严重依赖的不足以及保证了区域收敛的全局性．     

二维热传导方程源强识别反问题的数值求解

本文研究了一类含有时间变量热源的二维热传导方程.利用有限元方法给出了数值求解过程,并在已知热源位置的前提下,根据某点的温度观测值,利用插值方法,将源强识别问题转化为参数反演问题,通过微分进化方法结合最佳摄动量法对源强识别反问题进行了数值模拟,结果表明所提出的方法是可行有效的.     

空间-时间分数阶变系数对流扩散方程微分阶数的数值反演

考虑终值数据条件下一维空间-时间分数阶变系数对流扩散方程中同时确定空间微分阶数与时间微分阶数的反问题.基于对空间-时间分数阶导数的离散,给出求解正问题的一个隐式差分格式,通过对系数矩阵谱半径的估计,证明差分格式的无条件稳定性和收敛性.联合最佳摄动量算法和同伦方法引入同伦正则化算法,应用一种单调下降的Sigmoid型传输函数作为同伦参数,对所提微分阶数反问题进行精确数据与扰动数据情形下的数值反演.结果表明同伦正则化算法对于空间-时问分数阶反常扩散的参数反演问题是有效的.     

对流弥散方程的时间依赖反应系数反演及应用

探讨了一维对流弥散方程的时间依赖反应系数函数的反演问题及其在一个土柱渗流试验中的应用.借助一个积分恒等式,讨论了正问题单调解的存在条件及反问题的数据相容性.进一步考虑一个扰动土柱试验模型模拟问题,应用一种最佳摄动量正则化算法,对反应系数函数进行了数值反演模拟,并应用于实际试验数据的反分析,反演重建结果不仅与相容性分析一致,而且与实际观测数据基本吻合.     

生物斑图中Gray-Scott模型的数值求解及参数反演

生物斑图中反应扩散模型数值解及其参数反演的研究是非常有趣和重要的.主要以生物斑图中Gray-Scott模型为研究对象,对其正、反问题进行研究,提出了一种新的算法-DE-ME算法,并通过数值算例模拟验证了其在求解Gray-Scott模型参数反演问题中的可行性及有效性.结果表明此混合算法能快速有效地解决此类反应扩散模型参数反演问题.     

多参数结构特征二阶灵敏度

提出了一种有效计算多参数结构特征值与特征向量二阶灵敏度矩阵--Hessian矩阵的方法.将特征值和特征向量二阶摄动法转变为多参数形式,推导出二阶摄动灵敏度矩阵,由此得到特征值和特征向量的二阶估计式.该法解决了无法用直接求导法计算特征值和特征向量二阶灵敏度矩阵的问题.数值算例说明了该算法的应用和计算精度.     

Abel变换数值反演的积分算子方法

本文研究了Abel变换的数值反演问题.利用Abel变换的理论反演公式与数值求导的积分算子法相结合的方法,对反演公式中奇异积分合理处理,获得Abel变换数值反演的一种算法,并进行了理论分析与数值实验. 结果表明该算法具有计算简单、数值稳定等优点.     

非线性抛物型方程参数反问题数值求解的重心插值配点法

非线性抛物型方程的参数反演在工程技术领域具有重要的应用价值.但由于此类问题的非线性和不适定性,给求解带来了很大困难.本文主要利用重心插值配点法给出了求解一类非线性抛物型方程正问题的高精度数值解,在此基础上,根据某时刻在不同空间点和同一空间点在不同时刻的观测值,利用牛顿迭代正则化算法对其参数进行了反演,讨论了不同初始猜测以及数据随机扰动对该算法的影响,并给出了数值模拟,结果表明本文的方法可行且有效.     

Mackey-Glass方程参数反演的微分进化算法及其灵敏度分析

本文研究了Mackey-Glass混沌时滞微分方程的参数反演问题.利用微分进化算法对其进行求解,并对参数的灵敏度进行了详细的分析,最后给出了数值模拟,结果表明了该算法的可行性与有效性.     

布鲁塞尔模型的有限元求解及参数反演

本文研究了一种带有扩散项的布鲁塞尔数学模型.利用有限元方法,给出了其求解的离散过程.在此基础上,提出了用遗传算法和信赖域联合反演布鲁塞尔模型参数的方法,数值模拟说明该算法的可行性及有效性.     

基于数据驱动与遗传计算的海域组合单元水质模型多参数分步耦合优化反演方法研究

考虑水质模型参数时域和地域差异性,建立了模型参数在各单元与时段内独立赋值的海域组合单元水质模型.结合多种反演方式的效率问题,通过数据驱动模型、遗传算法和海域组合单元水质模型的分步耦合,提出了水质模型多参数优化反演的新方法:将数据驱动模型同海域组合单元水质模型有机结合进行初步反演,获得多参数匹配关系;以误差函数为适应度,将海域组合单元水质模型嵌入遗传算法模型中,以多参数匹配关系初值为约束条件,进行多参数精确反演.最后以渤海湾海域组合单元水质模型多参数反演的"孪生"试验验证方法的有效性,数值结果表明分步耦合反演新方法具有较高的精度和效率;组合单元式的参数赋值与反演方式有利于提高模型验证精度.     

一类具有饱和发生率的SEIR模型的全局稳定性

建立并分析了一类具有饱和发生率、在潜伏期具有传染性的SEIR模型.得到了模型的无病平衡点与地方病平衡点全局渐近稳定的充分条件.     

反演二维瞬态热传导问题随温度变化的导热系数

基于边界元法反演二维瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性的控制方程转变为线性方程.边界元法用于构建二维瞬态热传导问题的数值分析模型.将反演参数作为优化变量,测点温度计算值与测量值之间的残差平方和作为优化目标函数.引入复变量求导法求解目标函数的梯度矩阵,梯度正则化法用于优化目标函数获得反演结果.探讨时间步长、测点数量和随机偏差对反演结果的影响.减小步长、增加测点数量收敛速度加快.降低了随机偏差,计算结果更精确.算例证明了算法的有效性与稳定性.     

一个分数阶生长-抑制系统的参数反问题

本文研究一个分数阶生长-抑制线性系统模型及其参数反问题.首先利用Laplace逆变换得到正问题解的唯一存在性.其次,考虑一个利用内点观测数据确定微分阶数与衰减率的反问题,应用极值原理在Laplace像空间中证明反演的唯一性.最后,基于正问题的有限差分解,应用同伦正则化算法进行数值反演.计算结果表明算法的收敛性及反问题的数值稳定性.     

求解波场变换反演问题的连续正则化方法

本文研究波场变换反演问题.利用连续正则化方法求解波场变换反演问题,构造展平泛函,基于已经正则化的变分问题用差分法作有限维逼近.利用偏差原理和Newton三阶迭代收敛格式选出最优的正则化参数,实施数值求解.通过对数值计算结果与已知波场函数对比,证明该方法的有效性和可行性.与离散正则化算法相比,本文的连续正则化算法具有保结构和收敛速度快等优点.     

识别含热源瞬态热传导问题的热扩散系数

针对含有热源的瞬态热传导反问题,引入一个变换将含热源热传导问题转换为无热源热传导问题,采用改进布谷鸟算法反演热扩散系数.正问题由边界元法求解.将热扩散系数作为优化变量,以计算温度和测量温度之间的接近程度为目标函数,通过改进布谷鸟算法极小化目标函数来优化估计热扩散系数.比较共轭梯度法、布谷鸟算法和改进布谷鸟算法的反演结果.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法收敛速度更快.算例讨论了测点数量、鸟巢数量、测量误差对计算结果的影响.增加测点数量,反演结果精度降低;增加鸟巢数量,迭代次数减少;随着测量误差的增大,结果精度降低.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演热扩散系数的准确性和有效性.     

稀疏观测数据下热传导方程逆时反问题的数值反演

探讨一类带第二类边界条件的一维热传导方程逆时问题,首先利用分离变量法推导了反问题的积分表达形式,然后基于解析延拓技术,证明了基于稀疏附加数据下反问题的唯一性,并对反问题的不适定性进行说明,接着利用线性叠加原理及有限元插值技术,给出了该逆时反演问题对应的离散反演方程组形式,借助于Tikhonov正则化方法和正则化参数选取的广义交叉验证准则,设计出了该逆时反演问题的直接反演算法,最后通过数值算例说明所设计的直接反演算法是有效的.     

一种偏微分方程间断点的反演方法

本文研究了一种抛物型方程间断参数的识别问题.利用未知间断点作为反演点和遗传算法优化参数,获得了间断点和反演解.数值实验结果表明反演解和真实解非常接近.     

具周期性潜伏期的SEIR传染病模型的动力学

研究了一类具有周期性潜伏期的常微分SEIR传染病模型.首先借助于染病年龄分布函数导出了模型.紧接着定义了模型的基本再生数R_0并利用耗散动力系统的相关理论证明R_0是决定疾病是否继续流行的阈值.最后,利用数值方法进一步验证了结论,并分析了忽略潜伏期的周期性对估计疾病传播能力的影响.