基于SVD的本征正交分解算法在偏微分方程中的降阶数值模式研究

本文分别论述全矩阵、距平矩阵以及归一化矩阵的奇异正交分解(Singular Value Decomposition,简称SVD)算法的理论基础,推导了任意矩阵的SVD分解过程并且在任意矩阵SVD分解的基础上,给出两种本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,简称POD)算法,将POD算法与Galerkin投影相结合可以将偏微分方程的高维或者无穷维解投影到POD模态构成的完备空间中进行降阶模拟,进而得到高度近似的低维解,比较用不同阶POD模态降阶前后解的稳定性及精确性.最后给出数值算例分析两种本征正交分解算法的优劣性及适用性.     

LSI潜在语义信息检索模型

本文介绍了基于向量空间的信息检索方法 ,检索词和文件之间的关系表示成一个矩阵 ,查寻信息表示为检索词权重的向量 ,通过求查寻和文件向量的夹角余弦确定出数据库中的相关文件 .使用矩阵的 QR分解和奇异值分解 ( SVD)来处理数据库本身的不确定性 ,本文的目的是说明线性代数中的基本概念可以很好解决信息检索 ( IR)问题     

基于POD方法随机两种群系统的数值解讨论

主要目的是将特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,简记为POD)方法应用于随机两种群系统,Euler方法是研究和讨论随机两种群系统数值解最有效的一种方法,但是这种方法存在计算时间久,自由度大等缺点.因此考虑POD方法,使其成为一个具有较低维数和较高精度的有限元格式.并给出了简化的有限元解的误差分析,通过数值算例进一步验证了随机两种群系统的POD FE(Finite Element,简记为FE)方法是可行和有效的.     

交通流模型基于特征投影分解技术的外推降维有限差分格式

利用特征正交分解(proper orthogonal decomposition,简记为POD)技术研究交通流的Aw-Rascle-Zhang(ARZ)模型. 建立一种基于 POD方法维数较低的外推降维有限差分格式, 并用数值例子检验数值计算结果与理论结果相吻合, 进一步表明基于POD方法的外推降维有限差分格式对于求解交通流方程数值解是可行和有效的.     

抛物型方程基于POD方法的有限元格式

将特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, 简记为POD)方法应用于抛物型方程通常的有限元格式, 简化其为一个计算量很少但 具有足够高精度的POD有限元格式, 并给出简化的POD有限元解的误差分析. 数值例子表明在简化的POD有限元解和通常的有限元解之间的误差足够小的情形下, POD有限元格式比通常的有限元格式大大地节省计算量, 从而验证POD方法的有效性.     

预测水驱油藏中油、水流动问题的快速方法

以最佳正交分解(POD)技术为基础提出了一种快速预测油藏中油、水流动问题的方法.采用POD技术建立了水驱油藏中油、水两相流动的低阶模型.通过油藏数值模拟方法获得二维水驱油藏模型在时间0～500 d内的压力和含水饱和度的100个样本, 并从样本中提取出一组压力和含水饱和度的POD基函数.当注采参数不断变化后,采用已求得的POD基函数结合低阶模型对新的物理场进行预测.研究结果表明:POD方法能够快速、准确地预测出水驱油藏的压力和含水饱和度场,文中算例给出压力和含水饱和度场的预测误差分别不超过1.2%与1.5%,且计算速度比直接进行油藏数值模拟快50倍以上.     

混合区间多尺度分解的区间时间序列组合预测

鉴于传统预测方法一直基于“点”来衡量时间序列数据,然而现实生活中在给定的时间段内许多变量是有区间限制的,点值预测会损失波动性信息。因此,本文提出了一种基于混合区间多尺度分解的组合预测方法。首先,建立区间离散小波分解方法(IDWT)、区间经验模态分解方法(IEMD)和区间奇异普分析方法(ISSA)。其次,用本文构建的IDWT、IEMD和ISSA对区间时间序列进行多尺度分解,从而得到区间趋势序列和残差序列。然后,用霍尔特指数平滑方法(Holt's)、支持向量回归(SVR)和BP神经网络对区间趋势序列和残差序列进行组合预测得到三种分解方法下的区间时间序列预测值。最后,用BP神经网络对各预测结果进行集成得到区间时间序列最终预测值。同时,为证明模型的有效性进行了AQI空气质量的实证预测分析,结果表明,本文所提出基于混合区间多尺度分解的组合预测方法具有较高的预测精度和良好的适用性。     

基于特征正交分解的材料微结构参数化表征模型及等效性能优化设计

随着计算能力的不断发展,近年来基于材料微结构图像的材料等效性能数值模拟越来越受到学者们的重视.在此背景下,提出了一种针对材料微结构图像的高效参数化表征模型.通过特征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)对已有材料微结构图像数据进行特征分析,得到近似描述该类材料微结构的特征缩减基.应用移动最小二乘(moving least squares,MLS)法建立特征缩减基映射系数的响应面模型,拟合得到任意给定参量相应的缩减基映射系数.利用拟合缩减基系数可获得任意给定参量对应的微结构图像矩阵.该参数化表征模型被用于表征含椭球夹杂的两相材料(2-phase composite)的二维情形, 并进一步应用于这类复合材料宏观等效力学性能的优化设计.     

矩阵的满秩正交分解

旨在给出矩阵一种新分解(满秩正交分解).分解简单易求,且与矩阵的奇异值分解有类似的性质和应用.     

二维非稳态对流扩散边界控制问题的简化算法

针对二维非稳态对流扩散边界控制问题计算量大的问题,提出了基于降阶模型的最优实时控制方法.利用POD(the Proper Orthogonal Decomposition)和奇异值分解以及Galerkin投影方法得到了具有高精度离散形式的状态空间降阶模型.在所得的降阶状态空间模型中,利用离散时间线性二次调节器方法设计出了最优控制器.对流-扩散过程的控制模拟结果说明了所提方法的有效性和准确性.