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本文针对水利水电工程中的混凝土构件无损探测问题,提出了一种新的反演成像方法.传统方法主要依赖人工经验观察偏移探测数据,精度无法保证.这种方法以Maxwell方程的TM问题为数学模型,在混凝土的表面放置发射源与接收器,根据探地雷达的接收数据,采用同伦优化方法结合收敛速度较快的阻尼高斯牛顿方法作为反演算法,其成像结果更具定量化和可视性.该成像方法克服了传统雷达剖面图只能近似地反映混凝土中埋藏物及缺陷的深度、大小等缺点,不仅能够探测混凝土内部异物的位置,而且能够比较准确地确定异物的大小及属性.通过计算机模拟以及对实际资料的处理,验证了该反演成像结果直观、可靠、具有一定的应用价值. 相似文献
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为了提高反演的分辨率和计算效率,本文在传统阻尼共轭梯度法的基础上,提出了变阻尼共轭梯度算法.由于在最小二乘线性反演过程中,多数情况下都要计算偏导数矩阵,而偏导数矩阵列向量的长度大小决定了解向量在对应分量方向上前进的快慢,变阻尼共轭梯度算法的提出正是利用了偏导数矩阵的这一特点.从理论上讲,它要优于传统的固定阻尼共轭梯度法.最后通过计算实例证明了该算法计算精度高,稳定性好,收敛速度快.因此采用变阻尼共轭梯度算法进行地球物理反演是切实可行的. 相似文献
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近年来,探地雷达(GPR)凭借其快速、高效、无破损等特点,已经广泛应用于浅地层目标探测中.数值模拟是研究探地雷达电磁波在地下结构中传播规律的有效手段.辛算法是一种保持Hamilton系统总能量不变的时域数值计算方法.本文提出了基于一阶显式辛分块龙格库塔方法的探地雷达数值模拟方法.通过对比本文算法与时域有限差分方法计算结果可知,在同等计算精度下,本文算法可以节省25%的计算时间.并基于本文算法对两个复杂GPR模型进行正演模拟,得到模拟GPR探测wiggle图,这有助于更好的理解和分析实测雷达数据. 相似文献
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《应用地球物理》2019,(4)
为解决时间域Bregman迭代算法计算效率低、抗噪能力不强的问题,提出了一种高效、自适应的频率域Bregman稀疏脉冲反褶积算法。通过对传统时间域Brgman算法进行频率域推导,得到了一种基于频率域计算的Bregman求解算法。在频率域进行Bregman算法的求解,有效避免了高斯噪音和离群噪音对算法收敛性的影响,并且通过在主频带范围计算,算法较时间域求解效率大幅提高。在求解过程中,引入了广义交叉验证(Generalized Cross Validation,GCV)的方法优选正则化参数,使算法具有了自适应参数选择的能力。通过建立不同的模型,分别使用时间域和频率域Bregman算法进行求解,验证了改进算法在抗噪音、计算效率和自适应方面的优势。最后,将改进方法与常规时间域Bregman算法分别应用于吐哈盆地某实际资料,处理结果表明改进方法较传统算法有更优异的表现。 相似文献
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隧道施工期超前探测对于避免突涌水灾害的发生具有重要作用,为满足隧道三维电阻率超前探测快速化解译与成像的要求,本文提出了一种基于GPU并行的蚁群算法与最小二乘方法相结合的混合反演算法.该方法结合线性反演与非线性反演的优点,利用蚁群算法全局搜索能力强的优点为最小二乘反演提供较优的初始模型,以克服最小二乘算法容易陷入局部最优的缺点,提高了隧道三维电阻率反演成像的精度.同时,基于蚁群算法的天然并行性,提出了CUDA环境下的GPU并行策略,实现了三维电阻率反演的快速化成像.其次,开展了基于GPU混合反演的数值算例,与传统最小二乘线性反演进行了对比,基于GPU并行计算的混合反演计算效率得到了显著提高,对含水构造的位置、形态有较好的反映,压制了三维反演的多解性.最后开展了物理模型试验,结果表明基于GPU混合反演探测的低阻异常体与实际含水构造的位置较为相符,发现基于GPU加速的混合反演方法在提高探测精度与加快反演速度方面具有显著优势,为三维电阻率混合反演方法在隧道超前探测实际工程中的应用奠定了基础. 相似文献
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复阻尼模型的时域运动方程通解中包含有发散项,导致传统的逐步积分法计算结果不能稳定收敛。为克服该缺点,引入地震加速度在时间步长内是线性变化的假定,利用复化对偶原则,提出了复阻尼模型的时域数值计算方法,可在时间步长内剔除发散项,保证了时域计算结果的稳定收敛。在此基础上,结合模态叠加法,进一步提出了多自由度体系的时域数值方法。算例分析表明:复阻尼模型的时域数值计算结果与谐波作用下时域解析算法、地震动作用下频域法的计算结果近似相等,证明了方法的正确性;对于钢筋混凝土框架结构,复阻尼模型的时域计算结果与黏性阻尼模型近似相等。 相似文献
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瞬变电磁圆锥型场源装置有效的减小了线圈间的电感,提高了小装置探测地下浅层的分辨率,但常规反演方法需给定初始模型且反演精度不高.针对瞬变电磁法反演计算问题,通过对粒子群优化算法(PSO)和神经网络算法(BP)分析研究,改进了一种基于神经网络算法Sigmoid函数的自适应加权粒子群优化(AWPSO)算法.采用标准测试函数对算法进行试算,建立多个理论层状地质模型对该算法进行理论验证,最后在地质资料已知地区开展现场实验.计算结果表明,新提出的算法具有更高的全局搜索寻优能力和收敛速度快、计算精度高,且不需要给定初始模型;实验结果显示实测数据反演结果与高密度电法探测结果吻合,证明该算法能够对瞬变电磁探测数据进行反演计算且精度较高,可以在同类型的浅层探测任务中提供参考. 相似文献
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分数阶导数模型可以全面地反映粘弹性阻尼器的力学性能和变化机制,但其中的Riemann-Liouville积分复杂,给减震结构的动力响应求解带来一定的困难.传统分析方法仅考虑结构基频的影响,通过等效刚度和等效阻尼简化结构响应计算,计算结果精度有限.针对含分数阶导数粘弹性阻尼器的减震结构,通过引入Caputo分数阶导数及相关高阶预估-校正技术,提出一种高精度的动力响应直接数值解法.通过多层结构算例,检验本文算法的有效性,对比考察了传统等效方法在不同简谐激励及El Centro地震波作用下的相关计算偏差. 相似文献
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This paper deals with the identification of the parameters of a smoothed hysteretic model which was proposed by Bouc and Wen with emphasis on restoring force hysteresis. The problem of estimating the parameters of this system on the basis of input-output data, possibly noise corrupted, is considered. Through the application of various simulated time histories from the hysteretic model, a three-stage systematic method of system identification was proposed. Four different methods of identification are arranged and conducted in this three-stage system identification. The first stage, a sequential regressional analysis is used to identify the equivalent linear system from which elastic or inelastic response can be identified. The identified parameters can be used in the stage when the system is in elastic response. In the second stage, both time domain least-squares method and Gauss-Newton method are applied. The convergence of the Gauss-Newton method can be guaranteed if the identified results from least-squares method are adopted as the initial values for Gauss-Newton method. In the third stage, the extended Kalman filtering technique is needed to identify the noise-corrupt data. Application of this algorithm to a SDOF non-deteriorating system is verified. 相似文献
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The purpose of this research is to use data from experiments to formulate a mathematical model that will predict the non-linear response of a single-storey steel frame to an earthquake input. The process used in this formulation is system identification. The form of the model is a second-order non-linear differential equation with linear viscous damping and Ramberg—Osgood type hysteresis. The damping coefficient and the three parameters in the hysteretic model are to be established. An integral weighted mean squared error function is used to evaluate the [goodness of fit] between the model's response and the structure's response when both are subjected to the same excitation. The function includes errors in displacement and acceleration and is integrated from zero to a time T, which may be the full duration of the recorded response or only a portion of it. The parameters are adjusted using a modified Gauss-Newton method until the error function is minimized. The computer program incorporating these steps in the system identification process is verified with simulated data. Results given in the paper show that in every case the program converges in few iterations to the assigned set of parameters. 相似文献
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Effects of model sensitivity and nonlinearity on nonlinear regression of ground water flow 总被引：1，自引：0，他引：1
Yager RM 《Ground water》2004,42(3):390-400
Nonlinear regression is increasingly applied to the calibration of hydrologic models through the use of perturbation methods to compute the Jacobian or sensitivity matrix required by the Gauss-Newton optimization method. Sensitivities obtained by perturbation methods can be less accurate than those obtained by direct differentiation, however, and concern has arisen that the optimal parameter values and the associated parameter covariance matrix computed by perturbation could also be less accurate. Sensitivities computed by both perturbation and direct differentiation were applied in nonlinear regression calibration of seven ground water flow models. The two methods gave virtually identical optimum parameter values and covariances for the three models that were relatively linear and two of the models that were relatively nonlinear, but gave widely differing results for two other nonlinear models. The perturbation method performed better than direct differentiation in some regressions with the nonlinear models, apparently because approximate sensitivities computed for an interval yielded better search directions than did more accurately computed sensitivities for a point. The method selected to avoid overshooting minima on the error surface when updating parameter values with the Gauss-Newton procedure appears for nonlinear models to be more important than the method of sensitivity calculation in controlling regression convergence. 相似文献
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Baker Hughes INTEQ的MPR是应用较广的传播电阻率测井仪器，它有4条相位差和4条幅度比测井曲线，本文以它在垂直井中的测井响应为例开展电磁传播电阻率资料的二维反演方法研究.由于其测井响应对地层纵向边界的探测灵敏度比对其他地层参数的大得多，在其资料反演中必须重视地层纵向边界位置的提取和反演精度.本文首先应用特征识别方法由分辨率最好的测井曲线提取地层纵向边界，接着对浅、深探测的两条相位差曲线分别做纵向一维反演，利用此结果来建立二维反演的初始地层模型，采用改进的阻尼型正则化高斯 牛顿优化算法，实现了MPR资料的二维全参数反演.对含23个纵向分层的两种典型地层模型的数值模拟测井资料的二维反演得到了令人满意的结果，它可显著提高MPR的资料解释水平.发现只用它的5条测井曲线就可得到与8条测井曲线几乎相同的反演效果. 相似文献
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海洋可控源电磁法(CSEM)对海底高阻体的反映比较灵敏,可用于天然气水合物探测资料的定性解释和反演研究.海洋CSEM资料的共中心点(CMP)域转换方式,可在横向上较好地分辨高阻储层.本文提出在CMP域实现一维频率域海洋可控源电磁资料高斯-牛顿反演算法.鉴于一维反演是解释地球物理资料的基础,较于二维和三维反演方法有着更高的计算效率和更低的硬件要求,将二维模型的响应在CMP域单元内表达为一维模型的响应,进而运用一维高斯-牛顿反演解释二维海洋CSEM资料.模型数据试算表明,海洋CSEM的CMP域反演速度较快,能够实现二维CSEM资料的反演解释. 相似文献
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各向异性介质弹性波方程全波形反演过程中多参数之间的相互耦合,使得弱参数在反演过程中难得到理想的结果.本文以VTI介质为例,在各参数辐射模式分析的基础上,基于改进的散射积分算法实现目标函数梯度的直接求取,进一步构建高斯牛顿方向,实现Hessian矩阵的有效利用,以考虑Hessian矩阵非主对角线元素包含的各参数间的耦合效应,在不使用任何反演策略的情况下实现高精度的VTI介质弹性波方程多参数同步反演.同时,该方法在计算过程中无需存储庞大的核函数矩阵,且无需传统截断牛顿法中额外的正演计算,因此内存占用小,计算效率高.本文数值试验验证了该方法的有效性,为各向异性多参数全波形反演提供了一种新的解决方案. 相似文献