若干结构特征值反问题的黎曼优化算法研究

批准号:
11671337
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
白正简
依托单位:
学科分类:
A0502.数值代数
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈桂芝、赵志、姚腾腾、万秋月、叶志凌、王文敏
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中文摘要
结构特征值反问题在结构动力学、应用物理、地球物理学、振动控制、有限元模型修正、经济学以及统计学等领域中有重要的应用背景。可计算性是结构特征值反问题的基本问题之一。申请人拟结合基于矩阵流形的黎曼几何、非线性和非光滑最优化算法以及数值代数等工具,为包含半正定(二次)矩阵特征值反问题、非负矩阵特征值反问题、随机和双随机矩阵特征值反问题以及特征值反问题的最小二乘问题在内的若干重要结构特征值反问题提出一套稳定、收敛、高效的黎曼几何非线性优化算法,以突破已有算法在规模化(即矩阵阶数超过1000)计算方面的瓶颈。从而为结构特征值反问题的规模化计算打开新的研究途径并提高其实用性。
英文摘要
Structured inverse eigenvalue problems arise in structured dynamics, applied physics, geophysics, vibration control, finite element model updating, economics and statistics, etc.. The computability is one of fundamental questions in inverse eigenvalue problems. The applicant intends to combine Riemannian geometry over matrix manifolds, nonlinear and nonsmooth optimization methods with numerical linear algebra and propose some stable, convergent and effective numerical Riemannian optimization methods for several structured inverse eigenvalue problems including semidefinite inverse (quadratic) eigenvalue problems, nonnegative inverse eigenvalue problems, the inverse eigenvalue problem for stochastic and doubly stochastic matrices, and least-square inverse eigenvalue problems. We hope to break through the bottleneck of existing numerical algorithms in large-scale (i.e., the number of rows of a square matrix is large than 1000) computations and provide a new way for large-scale computation of inverse eigenvalue problems and improve their practical applications.
结构特征值反问题在结构动力学、振动控制、Sturm-Liouville 反问题、图论、生物模型和量子力学等领域都有广泛的应用。本项目探讨了若干结构特征值反问题,如基于测量响应数据和系统矩阵的部分二次特征值配置问题、非负矩阵特征值反问题、基于预先给定的部分特征对信息的随机矩阵特征值反问题、最小二乘矩阵特征值反问题以及正双随机矩阵特征值反问题等。我们提出了构造性算法、非线性优化算法以及基于矩阵流形的黎曼优化算法等。另外,我们还研究了四元数矩阵奇异值计算的保结构算法。这些研究进展不仅充实了矩阵计算和特征值反问题的理论和算法研究,同时可以为结构动力学、振动控制以及图论等应用领域中的实际问题提供数学理论和算法支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A Riemannian inexact Newton-CG method for constructing a nonnegative matrix with prescribed realizable spectrum
构造具有指定可实现谱的非负矩阵的黎曼不精确Newton-CG方法
DOI:10.1007/s00211-018-0982-2
发表时间:2018-06
期刊:Numerische Mathematik
影响因子:2.1
作者:Zhi Zhao;Zheng Jian Bai;Xiao Qing Jin
通讯作者:Xiao Qing Jin
A Riemannian variant of the Fletcher-Reeves conjugate gradient method for stochastic inverse eigenvalue problems with partial eigendata
用于具有部分特征数据的随机逆特征值问题的 Fletcher-Reeves 共轭梯度法的黎曼变体
DOI:10.1002/nla.2221
发表时间:2019
期刊:Numerical Linear Algebra with Applications
影响因子:4.3
作者:Yao Teng Teng;Bai Zheng Jian;Zhao Zhi
通讯作者:Zhao Zhi
Minimum norm partial quadratic eigenvalue assignment for vibrating structures using receptances and system matrices
使用接收和系统矩阵的振动结构的最小范数部分二次特征值分配
DOI:10.1016/j.ymssp.2018.04.029
发表时间:2018-11
期刊:Mechanical Systems and Signal Processing
影响因子:8.4
作者:Bai Zheng Jian;Lu Min;Wan Qiu Yue
通讯作者:Wan Qiu Yue
Riemannian Newton-CG methods for constructing a positive doubly stochastic matrix from spectral data
从光谱数据构造正双随机矩阵的黎曼牛顿-CG 方法
DOI:10.1088/1361-6420/abbac5
发表时间:2020-06
期刊:Inverse Problems
影响因子:2.1
作者:Wang Yang;Zhao Zhi;Bai Zheng-Jian
通讯作者:Bai Zheng-Jian
A structure-preserving Jacobi algorithm for quaternion Hermitian eigenvalue problems
四元数埃尔米特特征值问题的保结构雅可比算法
DOI:10.1016/j.camwa.2017.10.009
发表时间:2017-11
期刊:Computers & Mathematics with Applications
影响因子:2.9
作者:Ma Ruru;Jia Zhigang;Bai Zheng-Jian
通讯作者:Bai Zheng-Jian
矩阵特征值分解和张量分解的混合精度算法研究
- 批准号:12371382
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:43.5万元
- 批准年份:2023
- 负责人:白正简
- 依托单位:
若干反二次特征值问题的优化方法及其在动力系统中的应用
- 批准号:11271308
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:白正简
- 依托单位:
结构反二次特征值问题的计算方法
- 批准号:10601043
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:17.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:白正简
- 依托单位:
国内基金
海外基金
