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基于Kriging模型的多次尝试差分进化贝叶斯有限元模型修正 被引量：1
1
作者 秦世强 李宁 宋任贤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期204-213,共10页
标准差分进化自适应Metropolis(differential evolution adaptive Metropolis,DREAM)算法需进行多条马氏链并行计算,存在收敛效率低和计算成本高的问题。为此,提出一种基于Kriging模型的多次尝试差分进化贝叶斯有限元模型修正(multiple-... 标准差分进化自适应Metropolis(differential evolution adaptive Metropolis,DREAM)算法需进行多条马氏链并行计算,存在收敛效率低和计算成本高的问题。为此,提出一种基于Kriging模型的多次尝试差分进化贝叶斯有限元模型修正(multiple-try differential evolution adaptive Metropolis with“ZS”,MT-DREAM(ZS))框架。该框架在DREAM的基础上引入历史向量差分采样、斯诺克更新以及多次尝试Metropolis抽样,并利用Kriging模型代替有限元模型进行随机抽样,实现利用极少数并行链便可快速探索多维修正参数后验分布。利用固结钢板梁模型试验,比较了DREAM和MT-DREAM(ZS)的修正效果。结果表明:MT-DREAM(ZS)可实现马尔科夫链的快速收敛,其收敛效率较DREAM提升了3.42倍,且修正结果精度和稳定性有提升;Kriging模型可大幅度降低计算成本。所提框架为解决多参数不确定模型修正中的收敛效率低和计算成本高等问题提供了一种新思路。 展开更多
关键词 有限元模型修正 贝叶斯估计 多次尝试metropolis抽样 差分进化自适应metropolis(dream) KRIGING模型
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基于差分进化‑自适应Metropolis算法的嘉陵江水库群联合供水调度
2
作者 程毅 《武汉大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1232-1240,共9页
差分进化-自适应Metropolis(differential evolution-adaptive Metropolis,DEAM)算法满足各态遍历性,且善于处理多变量非线性、高维、多峰值等情况,是一种新颖的全局优化求解方法。阐述了DEAM算法的求解机制,并将其应用于水库群优化调... 差分进化-自适应Metropolis(differential evolution-adaptive Metropolis,DEAM)算法满足各态遍历性,且善于处理多变量非线性、高维、多峰值等情况,是一种新颖的全局优化求解方法。阐述了DEAM算法的求解机制,并将其应用于水库群优化调度。针对嘉陵江水库群的联合供水调度过程建立了多目标优化模型,基于水库群供水调度规则评价指标体系和多属性决策,最终得到最优的供水调度方案。结果表明:宝珠寺水库在枯水年能完全满足规划供水需求,而升钟、亭子口2座水库则需要对供水调度评价指标进行权衡。研究成果为DEAM算法应用于水库群优化调度研究奠定了一定的理论基础,可为制定嘉陵江水库群实际联合调度方案提供参考。 展开更多
关键词 差分进化 自适应metropolis 嘉陵江水库群 联合供水调度
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地下水污染监测井优化设计及污染源识别 被引量：9
3
作者 张双圣 刘汉湖 +2 位作者 强静 刘喜坤 朱雪强 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期120-132,共13页
在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源... 在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源识别过程中反复调用数值模型的计算负荷,采用克里金法建立数值模型的替代模型.以信息熵作为优化指标,筛选出不同监测类型的最优监测方案,并以监测成本和反演精度为参考因素,选定相应监测方案,最后运用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源识别.算例研究表明:7口监测井的克里金替代模型的决定系数均大于0.98,可较好地替代原数值模型.基于监测成本最小的方案1(3号单井),其信息熵为12.772;兼顾监测成本和反演精度的方案2(井(2,3)组合),其信息熵为9.723;基于反演精度较高的方案3(3井(2,3,5)组合),其信息熵为9.377.方案1到方案3参数后验分布范围及标准差均逐渐减小,验证了信息熵是参数后验分布不确定性的有效量度. 展开更多
关键词 监测井优化 污染源识别 贝叶斯方法 信息熵 最优拉丁超立方抽样 差分进化自适应metropolis算法 克里金
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基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演 被引量：6
4
作者 张双圣 刘汉湖 +2 位作者 强静 刘喜坤 朱雪强 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2902-2912,共11页
针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件... 针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方抽样方法和Kriging法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明:在兼顾反演精度及监测成本,并保证每个参数分区内至少有1眼监测井的条件下,5眼井组合监测方案(6,5,1,2,8)为最优监测方案.与信息熵最小的10眼井组合监测方案(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)的参数反演结果相比,5眼井组合监测方案对11个参数α=(X S,Y S,T 1,T 2,Q S,K 1,K 2,K 3,DL 1,DL 2,DL 3)的后验均值偏离率的平均值虽增大1.2%,但监测成本却是10眼井组合监测方案的50%. 展开更多
关键词 监测方案优化 贝叶斯公式 信息熵 Kriging替代模型 差分进化自适应metropolis算法 参数后验均值偏离率
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基于改进差分进化算法的水文模型参数多目标优选研究 被引量：2
5
作者 曹飞凤 许月萍 《系统工程理论与实践》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2014年第12期3268-3273,共6页
在差分进化算法的基础上,受马尔可夫链蒙特卡罗方法的启发,建立了differential evolution adaptive metropolis(DREAM)算法.DREAM算法融合了马尔可夫链蒙特卡罗方法和差分进化算法的优势,较好地解决了马尔可夫链蒙特卡罗方法中搜索步长... 在差分进化算法的基础上,受马尔可夫链蒙特卡罗方法的启发,建立了differential evolution adaptive metropolis(DREAM)算法.DREAM算法融合了马尔可夫链蒙特卡罗方法和差分进化算法的优势,较好地解决了马尔可夫链蒙特卡罗方法中搜索步长的恰当取值以及搜索方向的准确定位问题,并能有效解决差分进化算法的群体多样性和收敛速度问题.在DREAM算法基础上,引入多目标优化思想,提出了一种基于改进适应度分配策略和外部存档方案的多目标DREAM算法,并应用于岷江流域CMD-3PAR降雨-径流模型参数优选研究.结果表明:多目标DREAM算法能够找到一组范围宽广、分布均匀且数量充足的Pareto最优解供决策者评价优选. 展开更多
关键词 差分进化算法 马尔可夫链蒙特卡罗方法 参数优选 适应度 多目标differential evolutionadaptive metropolis算法
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预测结构性能退化的混合粒子滤波方法 被引量：1
6
作者 关雪雪 陈建桥 +1 位作者 郑瑶辰 张晓生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期677-687,共11页
由于载荷,环境以及材料内部因素的作用,结构的性能一般随时间而逐渐退化.为了评估结构服役期间的状态,常采用随机变量模型来描述结构性能的退化规律.即,采用含不确定性模型参数的物理模型来逼近结构响应特性.利用同类型结构的先知数据... 由于载荷,环境以及材料内部因素的作用,结构的性能一般随时间而逐渐退化.为了评估结构服役期间的状态,常采用随机变量模型来描述结构性能的退化规律.即,采用含不确定性模型参数的物理模型来逼近结构响应特性.利用同类型结构的先知数据集信息可确定模型参数的先验分布.结合结构服役期间的检测信息和贝叶斯原理,对模型参数进行更新,从而提高物理模型的准确性.本文提出一种混合粒子滤波方法 (particle filterdifferential evolution adaptive Metropolis,PF-DREAM)用于模型更新,即:在确定参数先验分布时,采用证据理论(Dempster-shafer theory,DST)初始化模型参数;结合差分进化自适应Metropolis算法(differential evolution adaptive Metropolis,DREAM)和粒子滤波(particle filter,PF)算法,来计算更新公式中的复杂的高维积分.相比于传统的PF算法,混合PF-DREAM方法可以有效提高样本粒子的多样性,解决重采样算法中粒子多样性匮乏的问题,从而得到更加合理的物理模型.为了证明该方法的有效性,将提出的方法分别应用于电池性能退化和裂纹扩展规律预测.算例表明采用本文提出的模型参数确定方法,使得物理模型更加合理,性能预测更加准确.用于更新的数据越多,模型参数的分散性越小.本文方法应用于高维问题或隐式函数问题时,计算原理和步骤不发生改变,但函数评价次数和计算时间会随之增大. 展开更多
关键词 贝叶斯原理 证据理论 粒子滤波 差分进化自适应metropolis 算法
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基于熵-盲数的贝叶斯渗流参数反演分析研究 被引量：5
7
作者 吕鹏 王晓玲 +1 位作者 吴斌平 程正飞 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期108-118,共11页
已有的贝叶斯参数反演方法仅考虑反演过程中的随机性,忽略了渗流参数的灰色和未确知等不确定性,本文提出一种基于熵-盲数理论的贝叶斯渗流参数反演方法。该方法在反演模型中引入熵-盲数理论,将待反演参数视为盲数,充分考虑反演过程中的... 已有的贝叶斯参数反演方法仅考虑反演过程中的随机性,忽略了渗流参数的灰色和未确知等不确定性,本文提出一种基于熵-盲数理论的贝叶斯渗流参数反演方法。该方法在反演模型中引入熵-盲数理论,将待反演参数视为盲数,充分考虑反演过程中的不确定性,采用差分进化自适应Metropolis(DREAM)算法对渗流参数的后验分布进行推导,利用响应面模型替代渗流场数值模拟的正演模型,解决传统贝叶斯渗流参数反演方法需要大量调用正演模型进行运算才能达到收敛、计算效率较低的问题。通过算例分析及某碾压混凝土坝坝基的渗透系数反演,验证了该方法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 渗流 参数反演 贝叶斯理论 熵-盲数 差分进化自适应metropolis算法
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