求解特定鞍点问题的改进SOR-Like方法

鞍点问题广泛出现在众多的工程研究领域,如流体力学、电磁学、最优化问题、最小二乘问题、椭圆偏微分方程问题等.以SOR类方法为基础,结合HS分裂思想,将经典鞍点问题的求解方法推广到特殊鞍点问题的求解上.给出一种具有新型分裂迭代格式的MSOR-Like方法,用以求解一类含有非对称块的鞍点系统,给出了相应的收敛性分析以及最优松弛参数选取方法.数值算例验证了对于不同的预优矩阵,MSORLike方法只有收敛速度的分别,没有收敛性能的影响,且在相同计算精度下,该方法解决特殊鞍点问题的迭代效果优于常规方法解决经典鞍点问题.     

Modified iterative method for augmented system

The successive overrelaxation-like(SOR-like) method with the real parameters ω is considered for solving the augmented system. The new method is called the modified SOR-like(MSOR-like) method. The functional equation between the parameters and the eigenvalues of the iteration matrix of the MSOR-like method is given. Therefore, the necessary and sufficient condition for the convergence of the MSOR-like method is derived. The optimal iteration parameter ω of the MSOR-like method is derived. Finally, the proof of theorem and numerical computation based on a particular linear system are given, which clearly show that the MSOR-like method outperforms the SOR-like(Li, C. J., Li, B. J., and Evans, D. J. Optimum accelerated parameter for the GSOR method. Neural, Parallel Scientific Computations, 7(4), 453–462(1999)) and the modified symmetric SOR-like(MSSOR-like) methods(Wu, S. L., Huang, T. Z., and Zhao, X. L. A modified SSOR iterative method for augmented systems.     

一种求解鞍点问题的改进Uzawa-PSS方法

主要针对非Hermitian鞍点问题,在已有Uzawa-PSS方法基础上构建了一种改进的Uzawa-PSS迭代法,其主要求解思想是在Uzawa-PSS方法的每一步迭代中需求解系数矩阵αI+P和αI+S的两个线性子系统.第一个子系统可用CG方法求解,但第二个子系统求解很困难.改进算法采用单步PSS迭代法逼近x_k+1,然后用新方法分别求解了非奇异和奇异鞍点问题,并给出了相应的收敛性分析.数值仿真实验验证了改进Uzawa-PSS迭代法在迭代步数、占用CPU时间和相对残差上都有明显的优势.     

一种新的宏观交通流模型

为了更好地进行城市交通规划与控制,亟待发展一种有效描述交通流动的数学模型.基于交通流研究中通常采用的微观-宏观参量间的联系方法,得到了一种新的动力学模型.它以线性加权的方式考虑了车辆相对速度的影响,使得新模型更加符合实际的交通情况.新模型考虑了车辆间相对距离对后车加速度的影响,一些经典的连续交通流模型可以视为新模型的特例,如Payne模型、Wiltham模型和Zhang模型.此外,研究了新模型的特征速度和线性稳定性,发现新模型恒稳定,且模型是否具有各向异性由各向异性因子决定.     

求解鞍点问题的修正SOR-like方法

针对大型稀疏鞍点问题给出了一种含有待定参数的新迭代解法,称之为修正SOR-like方法,简记为MPSOR-like方法.该迭代法的构成是基于对系数矩阵进行的一种分裂.迭代法需要选择一个预处理矩阵和待定参数,通过适当选取预处理矩阵和待定参数,新迭代法是收敛的,并且以定理的形式给出了新迭代方法的迭代矩阵的特征值和参数之间的基本等式,从而也导出了迭代法收敛的充分和必要条件.理论结果表明新方法更具有广泛性,并且选择适当的参数可以使新方法较SOR-like方法具有更快的收敛速度.给出了迭代法的数值试验结果.     

一类Sylvester矩阵方程的迭代解法

针对Sylvester矩阵方程给出了一种基于梯度的迭代解法.通过引入一个松弛参数和应用层次识别原理,构建了一种新型的迭代方法求解一类Sylvester矩阵方程.收敛分析表明,在一定的假设条件下对于任意初始值,迭代解都收敛到精确解.数值算例也表明了所给方法的有效性和优越性.     

数值分析课程教学改革的探索与实践

分析了当前数值分析课程教学存在的一些问题,结合多年的本科生和研究生的教学实践,给出了数值分析课程教学改革的具体措施,总结了改革的效果.     

求解Time-dependent Stokes方程的含参数双预优迭代算法

Time-dependent Stokes方程在离散动力学系统和科学计算中具有非常重要的作用,而它的求解非常困难.针对Time-dependent Stokes方程利用双预优方法构造了一种新型的含参数双预优迭代解法,并给出了新方法的收敛性分析,同时还讨论了参数的取值范围.最后用数值算例又验证了新方法的可行性和有效性.     

基于分数阶扩散方程的离散线性代数方程组迭代方法研究

本文构建一类双参数拟Toeplitz分裂（TQTS）迭代方法求解变系数非定常空间分数阶扩散方程.TQTS迭代法是基于QTS迭代法引入双参技术建立而成,通过选取适当的参数使迭代矩阵谱半径变得更小,从而有效提升收敛的速度.然后对TQTS迭代法进行收敛性分析,获得相应的收敛区域,并对迭代法中涉及的参数进行讨论,获得使迭代矩阵谱半径上界达到最小的最优参数的表达式.最后通过数值仿真实验验证TQTS迭代法的有效性,实验结果表明TQTS迭代法改进效果十分突出,在迭代时间和步数上均有明显的减小.