非线性优化方法在大气运动可预报性研究中的应用

非线性优化方法在大气运动可预报性研究中的应用

论文摘要

本论文分为两个部分:第一部分提出了一个用于求解大规模非线性优化问题的算法,此算法是一种非精确线搜索的共轭梯度法。它具有存储需求小、收敛速度快的优点,实质上是一种特殊的二维拟牛顿方法。它避免了常规的共轭梯度法在求解非线性优化问题中的缺点。在一维搜索中,采用了齐次函数插值的方法,比以往用抛物线插值的方法提高了收敛速度。数值计算结果表明此算法比目前公认的数值效果最好的PRP+方法普遍更有效。论文第二部分对非线性最优扰动进行了较深入的研究,提出了最大值原理,将通常要用条件非线性最优化来解决的问题化为无条件最优化问题。同时根据此结论,通过变量变换,把目标函数的维数降低了一维,从而在很大程度上减小了计算量,提高了计算效率。最后以Lorenz方程为例,数值求解对应的非线性优化问题,采取的优化方法是第一部分的修正共轭梯度法。揭示了非线性最优扰动与线性最优扰动的根本区别。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 一个高效的修正共轭梯度算法
  • §1.1 引言
  • §1.2 共轭梯度法
  • §1.3 非精确线搜索的共轭梯度法
  • §1.4 高效的共轭梯度法
  • 第二章 非线性优化方法在大气运动可预报性研究中的应用
  • §2.1 大气运动可预报性简介
  • §2.2 数值模型及非线性优化方法的理论框架
  • §2.3 非线性最优扰动
  • 附录
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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