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复阶导数近似

出版:2003年9月1日 出版历史

摘要

介绍了复阶导数逼近及其在数值算法中的应用。建议对基本方法进行改进,以进一步提高其准确性和鲁棒性,并揭示其与算法微分理论的联系。本文详细描述了复杂步骤方法的一般实现过程,并开发了一个脚本来自动实现该方法。本文介绍了Fortran和C/C++的复杂步骤方法的自动实现,并与现有的算法微分工具进行了比较。在两个大型多学科求解器中对复合步法进行了测试,并将所得灵敏度与有限差分给出的结果进行了比较。结果灵敏度与分析结果一样准确。准确度、健壮性、易实现性和可维护性使得这些复杂的导数近似工具对于敏感性分析非常有吸引力。

工具书类

[1]
Anderson,W.K.,Newman,J.C.,Whitfield,D.L.和Nielsen,E.J.,1999年。非结构网格上使用复变量的Navier--Stokes方程的灵敏度分析。AIAA论文99-3294。
[2]
Bartholomew-Biggs,M.1995年。OPFAD——OPtima Forward自动区分工具的用户指南。赫特福德大学数值优化中心。
[3]
Beck,T.1994年。迭代过程的自动微分。J.计算。申请。数学。50, 109--118.
[4]
Beck,T.和Fischer,H.1994年。自动微分中的if-problem。J.计算。申请。数学。50, 119--131.
[5]
Bendtsen,C.和Stauring,O.,1996年。FADBAD,一个灵活的自动区分C++包——使用向前和向后方法。丹麦技术大学技术代表IMM-Rep-1996-17,丹麦林格比DK-2800。
[6]
Berz,M.1987年。微分代数FORTRAN预编译器DAFOR。技术代表AT-3:TN-87--32,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室。
[7]
Bischof,C.、Carle,A.、Corliss,G.、Grienwank,A.和Hoveland,P.1992。ADIFOR:从Fortran程序生成派生代码。科学。掠夺。1, 1, 11--29.
[8]
Bischof,C.、Corliss,G.和Grienwank,A.1991年。ADIFOR异常处理。技术代表MCS-TM-159,《阿贡技术备忘录》。
[9]
Bischof,C.H.、Roh,L.和Mauer-Oats,A.J.,1997年。ADIC:用于ANSI-C.Softw的可扩展自动区分工具Prac.实践。有效期至1427-1456年。
[10]
Brown,S.1995年。OPRAD——OPtima反向自动区分工具用户指南。赫特福德大学数值优化中心。
[11]
Corliss,G.、Faure,C.、Griewank,A.、Hascoet,L.和Naumann,U.,2001年版。自动区分:从模拟到优化。斯普林格。
[12]
Faure,C.和Papegay,Y.,1997年。奥德赛1.6版。语言参考手册。印度。和谐技术211。
[13]
Giering,R.1997年。切线线性和伴随模型编译器用户手册。马克斯·普朗克气象研究所。
[14]
Gill,P.E.、Murray,W.和Wright,M.H.1981年。实际优化,第2章,第11-12页。加州圣地亚哥学术出版社。
[15]
Griewank,A.2000年。评估衍生品。宾夕法尼亚州费城SIAM。
[16]
Griewank,A.、Bischof,C.、Corliss,G.、Carle,A.和Williamson,K.,1993年。迭代方程求解器的导数收敛性。最佳方案。方法。柔和。2, 321--355.
[17]
Griewank,A.、Juedes,D.和Utke,J.,1996年。算法755:ADOL-C:一个用C/C++编写的算法自动区分包。ACM事务处理。数学。柔和。第22、2(6月)、131至167页。
[18]
Horwedel,J.E.1991年。GRESS 2.0版用户手册。ORNL公司。TM-11951。
[19]
Kubota,K.,1996年。PADRE2--FORTRAN预编译器,用于自动区分和舍入误差估计。宾夕法尼亚州费城SIAM,第367-374页。
[20]
Lutz,M.,1996年。编程Python。O'Reilly&Associates,Inc.,马萨诸塞州剑桥市。
[21]
Lyness,J.N.1967年。基于复变量理论的数值算法。ACM全国会议记录(华盛顿特区)。ACM纽约,第125-133页。
[22]
Lyness,J.N.和Moler,C.B.1967年。解析函数的数值微分。SIAM J.数字。分析。202-210年6月4日、2日。
[23]
Martins,J.R.R.A.2002年。高精度气动结构优化的耦合伴随方法。博士论文。斯坦福大学,加利福尼亚州斯坦福市,邮编94305。
[24]
Martins,J.R.R.A.2003年。复杂步导数近似指南。http://mdolab.utias.utoronto.ca。
[25]
Martins,J.R.R.A.、Alonso,J.J.和Reuther,J.J,2002年。使用耦合灵敏度分析方法完成配置气动结构优化。AIAA论文2002-5402(9月)。
[26]
Martins,J.R.R.A.、Kroo,I.M.和Alonso,J.J.2000。使用复杂变量进行敏感性分析的自动化方法。AIAA论文2000-0689(1月)。
[27]
Martins,J.R.R.A.、Sturdza,P.和Alonso,J.J.2001。复阶导数近似和算法微分之间的联系。AIAA论文2001-0921(1月)。
[28]
Newman,J.C.、Anderson,W.K.和Whitfield,L.,D.1998年。使用复杂变量的多学科敏感性导数。技术代表MSSU-COE-ERC-98-08(7月),计算流体动力学实验室。
[29]
Olver,F.W.J.1983年。复杂算法的误差分析。荷兰多德雷赫特雷德尔,第279-292页。
[30]
Pryce,J.D.和Reid,J.K.,1998年。AD01,用于自动微分的Fortran 90代码。报告RAL-TR-1998-057,卢瑟福阿普尔顿实验室,英国牛津郡迪德科特奇尔顿,OX11 OQX。
[31]
Reuther,J.、Alonso,J.J.、Jameson,A.、Rimlinger,M.和Saunders,D.1999a。使用伴随公式和并行计算机的约束多点气动外形优化:第一部分:飞机36、1、51-60。
[32]
Reuther,J.、Alonso,J.J.、Martins,J.R.R.A.和Smith,S.C.1999b。一种完整飞机构型的气动-结构耦合优化方法。AIAA论文99-0187。
[33]
Reuther,J.、Alonso,J.J.、Vassberg,J.C.、Jameson,A.和Martinelli,L.1997年。分布式存储系统气动分析和设计的一种有效的多块方法。AIAA论文97--1893(6月)。
[34]
Rhodin,A.1997年。IMAS——用于解决最优控制问题的集成建模和分析系统。计算。物理学。Commun公司。107(12月),21-38。
[35]
Shiriaev,D.1996年。ADOL—Fortran代码的F自动微分。《计算微分:技术、应用和工具》,M.Berz、C.H.Bischof、G.F.Corliss和A.Griewank编辑,SIAM,宾夕法尼亚州费城,第375-384页。
[36]
Squire,W.和Trapp,G.1998年。使用复变量估计实函数的导数。SIAM第40版,第1版(3月),第110-112页。
[37]
Sturdza,P.、Manning,V.M.、Kroo,I.M.和Tracy,R.R.1999年。超音速气流中机翼初步设计的边界层计算。AIAA论文99-3104(6月)。
[38]
Yao,J.、Alonso,J.J.、Jameson,A.和Liu,F.,2001年。涡轮机械流动大规模并行流动求解器的开发和验证。J.道具。Power 17,3(6月),659--668。

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数学软件上的封面图像ACM事务
ACM数学软件汇刊 第29卷第3期
2003年9月
107页
国际标准编号:0098-3500
EISSN公司:1557-7295
内政部:10.1145/838250
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出版:2003年9月1日
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  1. 自动区分
  2. 复阶导数近似
  3. 正向模式
  4. 梯度
  5. 过载
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