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参数不确定倒立摆系统的EPCH控制与扰动抑制
1
作者 岳聪聪 于海生 吴贺荣 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第11期300-304,共5页
针对倒立摆(IP)系统中存在的参数不确定和外部扰动问题,设计了一种新的基于状态误差端口受控哈密顿(EPCH)的控制方法。基于开环端口受控哈密顿(PCH)模型,利用互联配置、阻尼注入和能量成形(ES)的方法,构造了IP系统闭环EPCH模型。针对IP... 针对倒立摆(IP)系统中存在的参数不确定和外部扰动问题,设计了一种新的基于状态误差端口受控哈密顿(EPCH)的控制方法。基于开环端口受控哈密顿(PCH)模型,利用互联配置、阻尼注入和能量成形(ES)的方法,构造了IP系统闭环EPCH模型。针对IP系统中存在的参数不确定,采用自适应方法设计了自适应参数控制律。通过状态扩展的坐标变换方法,提出了一种新的PI控制律,抑制系统中出现的外部扰动。所提出的控制律都保持了闭环系统的PCH结构,保证了系统渐近稳定。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略与PID控制方法相比,系统的稳态误差更小、抗扰动能力更强、鲁棒性更好。 展开更多
关键词 倒立摆系统 自适应控制 PI控制 状态误差端口受控哈密顿
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多关节工业机器人BSMC与EPCH协同优化控制
2
作者 杨晓宇 于海生 李哲 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第11期112-115,共4页
为了解决多关节工业机器人无法同时具有优越的快速性与准确性的问题,提出了反步滑模控制(BSMC)与误差端口受控哈密顿(EPCH)控制的协同优化控制策略。首先,分别设计了BSMC控制器与EPCH控制器;其次,采用基于机器人关节位置误差的高斯函数... 为了解决多关节工业机器人无法同时具有优越的快速性与准确性的问题,提出了反步滑模控制(BSMC)与误差端口受控哈密顿(EPCH)控制的协同优化控制策略。首先,分别设计了BSMC控制器与EPCH控制器;其次,采用基于机器人关节位置误差的高斯函数作为协同优化控制系数,使系统在BSMC与EPCH之间进行平滑切换,且进一步设计了协同优化控制策略,使多关节工业机器人能够兼具BSMC控制器与EPCH控制器的优点;最后,仿真实验结果表明,所提出的控制策略可以使机器人关节伺服系统同时具有快速的动态响应速度和准确的跟踪精度。 展开更多
关键词 多关节工业机器人 反步滑模 误差端口受控哈密顿 协同优化控制策略
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Improved potential energy-shaping for port-controlled Hamiltonian systems 被引量:2
3
作者 Liangcheng CAI Yong HE +1 位作者 Min WU Jinhua SHE 《控制理论与应用(英文版)》 EI 2012年第3期385-390,共6页
This paper investigates the asymptotical stabilization of port-controlled Hamiltonian (PCH) systems via the improved potential energy-shaping (IPES) method. First, a desired potential energy introduced by a transi... This paper investigates the asymptotical stabilization of port-controlled Hamiltonian (PCH) systems via the improved potential energy-shaping (IPES) method. First, a desired potential energy introduced by a transitive Hamiltonian function is added to the original kinetic energy to yield a desired Hamiltonian function. Second, an asymptotically stabilized controller is designed based on a new matching equation with the obtained Hamiltonian function. Finally, a numerical example is given to show the effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 port-controlled hamiltonian (PCH) systems Improved potential energy-shaping (IPES) Asymptoticalstabilization
原文传递
基于Buck-Boost变换器的无源性研究
4
作者 程奔 《计算机测量与控制》 2023年第9期274-282,共9页
Buck-Boost变换器在恒功率负载情况下可能会导致系统振荡,为保证系统稳定运行,文章采用端口受控的哈密顿模型设计一种新型无源复合控制器;首先利用正切函数改进非线性状态误差反馈控制,更新无源控制的内环控制器,获得期望电流值,进而提... Buck-Boost变换器在恒功率负载情况下可能会导致系统振荡,为保证系统稳定运行,文章采用端口受控的哈密顿模型设计一种新型无源复合控制器;首先利用正切函数改进非线性状态误差反馈控制,更新无源控制的内环控制器,获得期望电流值,进而提高的系统动态性能,减小静态误差;其次结合POPOV超稳定定理优化无源控制的外环控制器,保证无源控制在内部扰动或外部扰动情况下均能稳定输出;之后通过仿真将所设计的新型无源复合控制器与三种经典的无源控制方法比较得出:新型无源复合控制器不仅可以提高系统的抗干扰能力,还能解决超调与快速性无法协调的问题;最后利用实验平台验证文章所提算法的可实施性。 展开更多
关键词 BUCK-BOOST变换器 恒功率负载 哈密顿模型 无源控制 非线性状态误差反馈
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辛算法在动力天文中的应用(Ⅲ) 被引量:14
5
作者 刘林 廖新浩 +1 位作者 赵长印 王昌彬 《天文学报》 CSCD 北大核心 1994年第1期51-66,共16页
文[1]和文[2]从哈密顿系统的整体结构保持这一角度阐明了辛算法[3-6]的主要功能,本文将从定量的角度进一步表明辛算法的另一独特优点──可以控制天体运动沿迹误差的快速增长,并对可分离哈密顿系统的显式辛差分格式稍加改... 文[1]和文[2]从哈密顿系统的整体结构保持这一角度阐明了辛算法[3-6]的主要功能,本文将从定量的角度进一步表明辛算法的另一独特优点──可以控制天体运动沿迹误差的快速增长,并对可分离哈密顿系统的显式辛差分格式稍加改进,推广应用到一般动力系统,该系统含有小耗散项或小的不可分离项。计算结果表明,效果极佳。因此,辛算法与传统的数值解法相比,确有很多优点。 展开更多
关键词 辛算法 沿迹误差 动力学 天文
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辛积分器中沿迹误差的一种补偿方法 被引量:2
6
作者 廖新浩 刘林 《天文学报》 CSCD 北大核心 1995年第1期101-106,共6页
辛积分器严格描述了一摄动Hamilton系统的流,因而导致天体轨道的沿迹误差随时间呈线性增长趋势。本文利用这一特点,提出了一种对其沿迹误差进行估算的数值方法,从而达到了对数值结果进行沿迹误差补偿的目的。数值结果证实了... 辛积分器严格描述了一摄动Hamilton系统的流,因而导致天体轨道的沿迹误差随时间呈线性增长趋势。本文利用这一特点,提出了一种对其沿迹误差进行估算的数值方法,从而达到了对数值结果进行沿迹误差补偿的目的。数值结果证实了此方法在较大积分步长和较长积分时间的数值计算中是有效的。 展开更多
关键词 辛积分器 误差 补偿法 天文仪器
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Hill’s方程的Magnus积分 被引量:2
7
作者 王博 邓子辰 +1 位作者 李文成 徐晓建 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期988-991,共4页
基于Magnus积分方法,针对Hamilton系统下卫星编队绕飞轨道误差问题,对二阶Hill’s方程进行了降阶变换和数值模拟。通过引进新状态变量将二阶动力学系统表示为一阶动力学系统,从而保留了原二阶动力学系统的典则性质。采用Magnus积分方法... 基于Magnus积分方法,针对Hamilton系统下卫星编队绕飞轨道误差问题,对二阶Hill’s方程进行了降阶变换和数值模拟。通过引进新状态变量将二阶动力学系统表示为一阶动力学系统,从而保留了原二阶动力学系统的典则性质。采用Magnus积分方法求解一阶系统方程,与传统四阶Runge-Kutta方法相比,该方法计算简单,精度高。文中采用该方法分析了两种绕飞半径的轨道误差问题,分析结果表明该方法具有良好的精度和稳定性。 展开更多
关键词 Hill’s方程 Magnus方法 李群积分 HAMILTON系统 卫星编队飞行
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高维Schrdinger方程的辛格式
8
作者 王秀凤 《西南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第4期728-731,共4页
本文把非线性Schr-dinger方程的辛格式推广到了高维,并给出了一种特殊的非线性Schrdinger方程——非线性双曲Schrdinger方程的二阶蛙跳格式并做了数值实验验证了它的可行性.
关键词 非线性SCHRODINGER方程 数值稳定性 局部截断误差 哈密顿系统 辛算法
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精细辛有限元方法及其相位误差研究 被引量:4
9
作者 朱帅 周钢 +1 位作者 刘晓梅 翁史烈 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期399-405,共7页
哈密顿系统是一类重要的动力系统,针对哈密顿系统,设计出多类辛方法:SRK、SPRK、辛多步法、生成函数法等.长久以来数值方法在求解哈密顿系统过程中辛特性和保能量特性不能得到同时满足,近年来提出的有限元方法,对于线性系统具有保辛和... 哈密顿系统是一类重要的动力系统,针对哈密顿系统,设计出多类辛方法:SRK、SPRK、辛多步法、生成函数法等.长久以来数值方法在求解哈密顿系统过程中辛特性和保能量特性不能得到同时满足,近年来提出的有限元方法,对于线性系统具有保辛和保能量的优良特性.但是,以上方法都存在相位漂移(轨道偏离)现象,长时间仿真,计算效果会大打折扣.提出精细辛有限元方法 (HPD-FEM)求解哈密顿系统,该方法继承时间有限元方法求解哈密顿系统所具有的保哈密顿系统的辛结构和哈密顿函数守恒性的优良特性,同时,通过精细化时间步长极大地减小了时间有限元方法的相位误差.HPD-FEM相较与针对相位误差专门设计的计算格式FSJS、RKN以及SRPK方法具有更好的纠正效果,几乎达到机器精度,误差为O(10-13),同时,HPD-FEM克服了FSJS、RKN和SPRK方法不能保证哈密顿函数守恒的缺点.对于高低混频系统和刚性系统,常规算法很难在较大步长下,同时实现对高低频精确仿真,HPD-FEM通过精细计算时间步长,在大步长情况下,实现高低混频的精确仿真.HPD-FEM方法在计算过程中精细方法没有额外增加计算量,计算效率高.数值结果显示本文提出的方法切实有效. 展开更多
关键词 哈密顿系统 辛算法 相位误差 精细积分 时间有限元
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三相PWM整流器的状态误差PCH控制与仿真研究 被引量:6
10
作者 臧元强 于海生 《青岛大学学报(工程技术版)》 CAS 2010年第2期57-63,共7页
采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计... 采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计目标和引入比例积分控制确定期望的平衡点。基于能量成形原理选取了期望的闭环哈密顿函数,通过互联和阻尼配置设计了控制器。利用SVPWM信号变换控制整流桥。仿真结果表明,系统达到了控制目标且具有良好的负载扰动抑制能力。 展开更多
关键词 整流器 能量成形 哈密顿系统 状态误差 脉宽调制
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PMSM驱动机器人的FSMC与EPCH协同控制 被引量:4
11
作者 尚玉亮 于海生 吴贺荣 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第1期101-108,共8页
单独一种控制方法难以使机器人末端快速、准确地跟踪位置变化,针对这一问题,提出了模糊滑模(FSMC)信号控制与误差端口受控哈密顿(EPCH)能量控制的协同控制策略。FSMC解决了系统动态时的快速性问题,EPCH控制解决了系统稳态时的准确性问... 单独一种控制方法难以使机器人末端快速、准确地跟踪位置变化,针对这一问题,提出了模糊滑模(FSMC)信号控制与误差端口受控哈密顿(EPCH)能量控制的协同控制策略。FSMC解决了系统动态时的快速性问题,EPCH控制解决了系统稳态时的准确性问题。设计了基于误差的协同函数,利用协同函数来实现对机器人关节系统的协同控制,使机器人关节位置伺服系统在有、无负载两种情况下,既能够实现动态位置的快速调节,又能够实现稳态时的高精度跟踪控制。仿真实验表明,采用FSMC与EPCH协同控制的方法,系统实现了动态响应速度快、稳态位置跟踪准确的目标。 展开更多
关键词 机器人关节位置 模糊滑模 误差端口受控哈密顿 协同控制
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Hamilton系统下基于相位误差的精细辛算法 被引量:6
12
作者 刘晓梅 周钢 朱帅 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第6期595-608,共14页
Hamilton系统是一类重要的动力系统,辛算法(如生成函数法、SRK法、SPRK法、多步法等)是针对Hamilton系统所设计的具有保持相空间辛结构不变或保Hamilton函数不变的算法.但是,时域上,同阶的辛算法与Runge-Kutta法具有相同的数值精度,即... Hamilton系统是一类重要的动力系统,辛算法(如生成函数法、SRK法、SPRK法、多步法等)是针对Hamilton系统所设计的具有保持相空间辛结构不变或保Hamilton函数不变的算法.但是,时域上,同阶的辛算法与Runge-Kutta法具有相同的数值精度,即辛算法在计算过程中也存在相位误差,导致时域上解的数值精度不高.经过长时间计算后,计算结果在时域上也会变得“面目全非”.为了提高辛算法在时域上解的精度,将精细算法引入到辛差分格式中,提出了基于相位误差的精细辛算法(HPD-symplecticmethod),这种算法满足辛格式的要求,因此在离散过程中具有保Hamilton系统辛结构的优良特性.同时,由于精细化时间步长,极大地减小了辛算法的相位误差,大幅度提高了时域上解的数值精度,几乎可以达到计算机的精度,误差为O(10-13).对于高低混频系统和刚性系统,常规的辛算法很难在较大的步长下同时实现对高低频精确仿真,精细辛算法通过精细计算时间步长,在大步长情况下,没有额外增加计算量,实现了高低混频的精确仿真.数值结果验证了此方法的有效性和可靠性. 展开更多
关键词 辛算法 相位误差 保结构 HAMILTON系统 精细算法
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A novel induction motor control scheme using IDA-PBC 被引量:6
13
作者 Humberto GONZLEZ Manuel A. DUARTE-MERMOUD +2 位作者 Ian PELISSIER Juan Carlos TRAVIESO-TORRES Romeo ORTEGA 《控制理论与应用(英文版)》 EI 2008年第1期59-68,共10页
A new control scheme for induction motors is proposed in the present paper, applying the interconnection and damping assignment-passivity based control (IDA-PBC) method. The scheme is based exclusively on passivity ... A new control scheme for induction motors is proposed in the present paper, applying the interconnection and damping assignment-passivity based control (IDA-PBC) method. The scheme is based exclusively on passivity based control, without restricting the input frequency as it is done in field oriented control (FOC). A port-controlled Hamiltonian (PCH) model of the induction motor is deduced to make the interconnection and damping of energy explicit on the scheme. The proposed controller is validated under computational simulations and experimental tests using an inverter prototype. 展开更多
关键词 Induction motor Passivity based control Energy shaping control Interconnection and damping assignment IDA-PBC port-controlled hamiltonian PCH
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THE L1-ERROR ESTIMATES FOR A HAMILTONIAN-PRESERVING SCHEME FOR THE LIOUVILLE EQUATION WITH PIECEWISE CONSTANT POTENTIALS AND PERTURBED INITIAL DATA 被引量:1
14
作者 Xin Wen 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2011年第1期26-48,共23页
We study the Ll-error of a Hamiltonian-preserving scheme, developed in [19], for the Liouville equation with a piecewise constant potential in one space dimension when the initial data is given with perturbation error... We study the Ll-error of a Hamiltonian-preserving scheme, developed in [19], for the Liouville equation with a piecewise constant potential in one space dimension when the initial data is given with perturbation errors. We extend the l1-stability analysis in [46] and apply the Ll-error estimates with exact initial data established in [45] for the same scheme. We prove that the scheme with the Dirichlet incoming boundary conditions and for a class of bounded initial data is Ll-convergent when the initial data is given with a wide class of perturbation errors, and derive the Ll-error bounds with explicit coefficients. The convergence rate of the scheme is shown to be less than the order of the initial perturbation error, matching with the fact that the perturbation solution can be l1-unstable. 展开更多
关键词 Liouville equations hamiltonian preserving schemes Piecewise constant po-tentials error estimate Perturbed initial data Semiclassical limit.
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极小化相位误差加权间断有限元辛方法
15
作者 朱帅 周钢 +1 位作者 刘晓梅 翁史烈 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1682-1690,共9页
对于线性Hamilton系统,辛差分方法可以保持系统的辛结构,有限元方法可以保证系统的辛性质并具有能量守恒特性。但辛差分方法和有限元方法时域上仍然存在相位误差,使得计算的精度不是很理想。提出极小化相位误差加权间断有限元辛方法(WDG... 对于线性Hamilton系统,辛差分方法可以保持系统的辛结构,有限元方法可以保证系统的辛性质并具有能量守恒特性。但辛差分方法和有限元方法时域上仍然存在相位误差,使得计算的精度不是很理想。提出极小化相位误差加权间断有限元辛方法(WDG-PF),该方法是辛方法,同时,对Hamilton系统的求解具有极小的相位误差。数值显示该方法可以保证Hamilton系统的能量守恒性。WDG-PF方法解决了时间有限元方法(TFE)存在的相位漂移现象,同时指出间断有限元方法可以通过加权处理达到保辛要求。WDG-PF方法相较于针对相位误差设计的计算格式分数步对称辛算法(FSJS)、辛Runge-Kutta-Nystrom(RKN)格式以及辛分块Runge-Kutta(SPRK)等方法,WDG-PF显著地减少相位误差,和显著提高Hamilton系统能量精度的优点。相位误差和能量误差几乎达到计算机精度。同时单元内部具有超收敛现象。特别针对高低混频Hamilton系统,传统方法很难在固定的步长下同时实现对高频和低频信号的精确仿真,WDG-PF方法则可以在大步长下同时实现对低频信号和高频信号的高精度仿真。数值显示,WDG-PF方法切实有效。 展开更多
关键词 Hamilton系统 间断有限元方法 相位误差 辛算法 保能量
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求解一类随机Hamilton系统的分裂算法
16
作者 李鑫宇 陈旭梅 岳华 《吉林大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2020年第1期35-40,共6页
应用一种对称的分裂算法,把2n维Stratonovich型随机Hamilton系统的求解分解为两个n维子系统的依次求解,从而达到降维和简化运算的目的.通过误差分析,得到了该方法在均方意义下的整体一阶收敛性.数值算例验证了理论结果的正确性.
关键词 随机Hamilton系统 Stratonovich型随机微分方程 分裂算法 误差估计
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有源电力滤波器的状态误差PCH控制与仿真研究
17
作者 刘方正 于海生 《青岛大学学报(工程技术版)》 CAS 2017年第3期98-103,共6页
为减少电力系统网侧电流谐波并提高电网电能质量,本文采用状态误差端口受控哈密顿控制方法,实现对三相三线制有源电力滤波器的补偿电流实时控制和直流侧电压恒定控制。在dq旋转坐标系下,建立有源电力滤波器的PCH状态平均数学模型,构建... 为减少电力系统网侧电流谐波并提高电网电能质量,本文采用状态误差端口受控哈密顿控制方法,实现对三相三线制有源电力滤波器的补偿电流实时控制和直流侧电压恒定控制。在dq旋转坐标系下,建立有源电力滤波器的PCH状态平均数学模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统,并根据系统的设计目标确定了系统期望平衡点;根据能量成形原理求出期望的闭环哈密顿PCH函数,并依据阻尼和互联配置设计了APF控制器。同时,运用比例积分控制(proportional integral control,PI)方法设计控制器,确保直流侧母线电压恒定。为了验证该控制策略的合理性,采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。仿真结果表明,基于状态误差PCH控制方法的有源电力滤波器对谐波起到了很好的抑制作用;在APF直流侧母线电压趋于恒定情况下,经过APF补偿的电力系统网侧电流中的谐波含量大大降低,达到控制目标,具有良好的稳态和动态控制性能。该研究具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 有源电力滤波器 能量成形 哈密顿系统 状态误差 脉宽调制
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BACKWARD ERROR ANALYSIS OF SYMPLECTIC INTEGRATORS FOR LINEAR SEPARABLE HAMILTONIAN SYSTEMS 被引量:5
18
作者 PeterGrtz 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2002年第5期449-460,共12页
Presents a study that analyzed the symplecticness, stability and asymptotic of Runge-Kutta, partitioned Runge-Kutta, and Runge-Kutta-Nystr ? m methods applied to linear Hamiltonian systems. Numerical representation of... Presents a study that analyzed the symplecticness, stability and asymptotic of Runge-Kutta, partitioned Runge-Kutta, and Runge-Kutta-Nystr ? m methods applied to linear Hamiltonian systems. Numerical representation of the problem; Results in connection to P-stability; Details of the application of backward error analysis in the study. 展开更多
关键词 hamiltonian systems Backward error analysis Symplectic integrators.
全文增补中
e1-ERROR ESTIMATES ON THE HAMILTONIAN-PRESERVING SCHEME FOR THE LIOUVILLE EQUATION WITH PIECEWISE CONSTANT POTENTIALS: A SIMPLE PROOF
19
作者 Xinchun Li 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2017年第6期814-827,共14页
This work is concerned with e1-error estimates on a Hamiltonian-preserving scheme for the Liouville equation with pieeewise constant potentials in one space dimension. We provide an analysis much simpler than these in... This work is concerned with e1-error estimates on a Hamiltonian-preserving scheme for the Liouville equation with pieeewise constant potentials in one space dimension. We provide an analysis much simpler than these in literature and obtain the same half-order convergence rate. We formulate the Liouville equation with discretized velocities into a series of linear convection equations with piecewise constant coefficients, and rewrite the numerical scheme into some immersed interface upwind schemes. The e1-error estimates are then evaluated by comparing the derived equations and schemes. 展开更多
关键词 Liouville equations hamiltonian-preserving schemes Piecewise constant po-tentials e1-error estimate Half-order error bound Semiclassical limit.
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求解大规模Hamilton矩阵特征问题的辛Lanczos算法的误差分析 被引量:3
20
作者 闫庆友 魏小鹏 《Journal of Mathematical Research and Exposition》 CSCD 北大核心 2004年第1期91-106,共16页
对求解大规模稀疏Hamilton矩阵特征问题的辛Lanczos算法给出了舍入误差分析.分析表明辛Lanczos算法在无中断时,保Hamilton结构的限制没有破坏非对称Lanczos算法的本质特性.本文还讨论了辛Lanczos算法计算出的辛Lanczos向量的J一正交性... 对求解大规模稀疏Hamilton矩阵特征问题的辛Lanczos算法给出了舍入误差分析.分析表明辛Lanczos算法在无中断时,保Hamilton结构的限制没有破坏非对称Lanczos算法的本质特性.本文还讨论了辛Lanczos算法计算出的辛Lanczos向量的J一正交性的损失与Ritz值收敛的关系.结论正如所料,当某些Ritz值开始收敛时.计算出的辛Lanczos向量的J-正交性损失是必然的.以上结果对辛Lanczos算法的改进具有理论指导意义. 展开更多
关键词 辛Lanczos算法 HAMILTON矩阵 特征值 误差分析 RITZ值 Ritz向量 J-正交性
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