四元数亚正定系统混参分裂迭代方法

随着四元数的广泛应用,大型四元数结构矩阵方程的求解成为科学计算的重要课题。针对四元数亚正定系统AX=B,在新自共轭正定和斜自共轭分裂迭代(new positive definite and skew-self-conjugate splitting,NPSS)基础上,通过引入双参数和松弛加速技术,构建出两种新的混参分裂迭代格式,即非对称新自共轭正定和斜自共轭分裂迭代(asymmetric new positive definite and skew-self-conjugate splitting,ANPSS),以及超松弛非对称新自共轭正定和斜自共轭分裂迭代(successive over relaxation asymmetric new positive definite and skew-self-conjugate splitting,SANPSS),同时运用四元数矩阵特征值理论,证明了这两种迭代的收敛性,并给出相关参数的取值范围。采用四元数矩阵的复表示方法,在MATLAB环境下实现该系统的数值求解。数值算例表明,多参数的灵活选取,显示出所提混参分裂迭代相比NPSS迭代具有更高的收敛效率。

半正定系统基频估算公式研究

基于作者提出的半正定系统简明正定化新方法,归纳了将Dunkerley法拓展应用于半正定系统的方法和步骤,并提出了半正定系统基频估算新公式.研究发现,半正定系统和正定系统在基频估算上存在相似的规律,都可以通过其基本子系统自然频率估算全系统的基频.对于各个质量间用线性弹簧串联联接的线性无阻尼半正定系统,其基频平方的倒数等于将系统按照弹簧联接关系划分为两个质量刚性组合体时所得的各个自然频率的平方倒数之和.

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。

线性无阻尼半正定振动系统简明正定化方法

从线性无阻尼半正定振动系统运动微分方程出发,分析得出系统作自由振动时具有内部惯性力守恒、振动动量守恒以及质心守恒等3个基本物理属性。在此基础上,给出了简明的正定化方法,并证明了该方法的普适性,数值算例也验证了其正确性。与"物理约束"法相比,文中提出的正定化方法规则简单,计算量小,适用于理论推导、计算机编程和数值计算。

非埃尔米特正定线性系统的m步预处理的斜埃尔米特和反埃尔米特分裂方法（英文）

进一步研究了非埃尔米特正定线性系统的斜埃尔米特和反埃尔米特迭代方法,并在预处理的斜埃尔米特和反埃尔米特迭代方法的基础上,引入了m步多项式预处理子,证明了预处理的斜埃尔米特和反埃尔米特迭代方法在一定条件下是收敛的,而且得到了预处理的斜埃尔米特和反埃尔米特迭代方法的收缩因子.通过数值例子说明,对于非埃尔米特正定线性系统m步的预处理有效地加速了Krylov子空间方法,例如GMRES.

指数为1的半正定线性系统迭代方法的收敛性

当相容奇异线性系统系数矩阵的指数为1时,文章利用群逆的概念来介绍广义固定迭代方法半范数收敛,商收敛和收敛三者之间的关系,然后再利用群逆的概念来研究广义固定迭代方法半范数收敛的新条件.在保证迭代格式收敛的前提下,该条件比Keller的P-正则条件要弱.

基于GPU的并行Cholesky分解及其应用

在OpenCL并行计算框架的clMAGMA库中,Cholesky分解算法采用大尺寸分块并行方法,不能充分利用GPU的高速局部存储器,且在计算过程中存在多次GPU-CPU间的数据传递。为此,提出采用小尺寸分块并行方法,充分利用GPU中的高速局部存储器,使矩阵子块的逆矩阵得到复用,完成对称正定矩阵的高效Cholesky分解,并且其能够应用于三维视觉光束平差问题中的大型正定矩阵的分解。实验结果表明,该方法的Cholesky分解速度比clMAGMA提升50%以上,针对光束平差问题,比Ceres Solver中使用的Eigen库速度提升约38倍。

关于简谐振动定义的讨论

本文以摩擦板的振动为例,对简谐振动的定义作了较详尽的讨论,认为有必要区分固有、自由的简谐振动和受迫的简谐振动,以澄清某些模糊认识.

对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元方法

利用修正的特征线方法,构建一类求解对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元算法.在新的算法中,混合系统的系数矩阵对称正定,且原未知函数u与流函数σ=-ε▽u可分离求解.推导了加权能量模意义下的最优阶误差估计,并给出数值算例验证理论上的分析结果.

非埃尔米特正定线性系统的预条件NSS方法

基于大型稀疏非埃尔米特正定线性系统的正规/反对称分裂(NSS)方法,提出了预条件正规/反对称分裂(PNSS)迭代方法,并讨论了这些方法的变形,例如,不精确的预条件正规/反对称分裂(IPNSS)方法。理论分析表明,在一定条件下,新的迭代格式是收敛的。给出了迭代格式中参数和迭代矩阵谱半径的最小上界的计算方法。在数值实验中,选取增量未知元(IUs)和对称逐次超松弛(SSOR)两种预处理矩阵。数值结果证明了收敛定理的正确性和方法的有效性。

预处理共轭梯度算法异构并行求解及优化

共轭梯度算法是求解对称正定线性系统的重要方法之一,该算法求解问题通常具有稀疏性.随着问题规模的不断增大,单CPU因其存储及计算能力限制已经不能满足大规模稀疏线性方程组求解的实时需求.基于此,本文提出一种基于CPU+GPU异构平台的MPI+CUDA异构并行求解算法.首先,对共轭梯度算法进行了热点性能分析,说明该算法求解时存在的计算困难及挑战;然后,根据共轭梯度算法特性进行了任务划分,实现异构并行算法设计;最后,针对异构并行算法中存在的通信开销、数据传输开销和存储器访问开销等问题,对异构并行算法进行优化以进一步提升求解效率及性能.实验结果表明,与MPI并行和CUDALib并行相比,MPI+CUDA异构混合并行在串行计算部分较少的Jacobi预处理共轭梯度算法上分别获得336%和33%的性能提升,在串行计算部分较多的ILU预处理共轭梯度算法上也能分别获得25%和7%的性能提升,同时结果还显示MPI+CUDA混合并行随着节点数目的增加具有一定可扩展性.

A NOTE ON COMPARISON THEOREM OF TWO-STAGE ITERATIVE METHOD FOR HERMITIAN POSITIVE DEFINITE LINEAR SYSTEMS

We discuss two-stage iterative methods for the solution of linear systemAx = b, and give a new proof of the comparison theorems of two-stage iterative methodfor an Hermitian positive definite matrix. Meanwhile, we put forward two new versionsof well known comparison theorem and apply them to some examples.

Lagrange系统中无界轨道的变分构造 谨以此文致杨乐院士七十华诞

我们将证明T2上通有的测地流在通有的周期势能的扰动下无界轨道的存在性.和前期已有的工作不同,这里所得到的轨道不需要充分大的初始值.

对称不定系统的一类预处理子的注记

由于对称正定系统已有很多有效的求解方法,因此将对称的、或者非对称的不定系统转化为对称正定系统就成为解决这类问题的方法之一构造了一类简洁有效的预处理子,将对称不定系统转化为对称正定型,研究了所得预处理系统的谱性质,估计了其谱条件数,推广了现有结论.

基于耗散性的过饱和十字路口信号灯控制

针对十字路口的过饱和情况,引入一种新颖的正定切换系统模型.基于正定切换系统的耗散性能分析,针对四相位十字路口,提出交通信号灯实时状态反馈控制策略.建立四相位离散时间切换系统模型,设计状态反馈控制器,并确定十字路口各个相位的绿灯时间,通过与经典饱和路口信号设计模型(bang-bang控制)对比的仿真研究表明,在缓解十字路口过饱和的问题上,状态反馈控制方法更有效.