地球物理资料非线性反演方法讲座（十） 粒子群反演方法

绝大多数地球物理反演问题是非线性问题。近年来,非线性反演方法的研究和应用,都有了一定的进展,涌现了许多新的反演方法,引起了人们的重视。本讲座类比遗传算法和模拟退火等智能随机非线性反演方法寻优思想之后,在前人工作的基础上,详细地介绍了我们首次在地球物理资料反演中付诸实现的一种新的非线性反演方法——粒子群反演算法。文中以地震波阻抗数值模拟和实际资料为例,说明了该方法的可行性及有效性。     

地球物理资料非线性反演方法讲座(二)蒙特卡洛法

本讲座概要地介绍了在非线性反演方法的研究和发展中有着重要作用的蒙特卡洛法。包括它的原理、分类、计算框图、应用实例以及它的局限性。指出了大力开展现代的蒙特卡洛法研究的必要性。     

重力异常变密度界面深度反演方法对比

界面深度反演是重力异常定量地质解释的常用方法,学者们针对界面反演问题提出了多种经典算法。以密度随深度变化的直立长方体为基本单元搭建了合成模型,在此基础之上对比了经典的Bott法与非线性反演方法,分析了它们各自的特点和适用环境。模型试验表明:1)Bott法所需要的迭代次数比非线性反演多;2)界面节点个数较少时,非线性反演与Bott法所需计算时间接近,界面节点较多时,Eott法所需计算时间明显小于非线性反演;3)二者反演效果接近。在实际勘探中,需要根据不同客观条件选择具体的界面深度反演方法。     

稀疏脉冲波阻抗反演参数对反演效果的影响研究

稀疏脉冲波阻抗反演是目前最普遍应用的波阻抗反演方法之一.该方法在计算过程中涉及各种类型参数,这些参数选取的正确与否直接控制了反演成果的质量.本文从稀疏脉冲波阻抗反演的基本原理出发,通过模型的正反演探讨了反演子波的频率参数p、q、λ等主要的目标函数控制参数,以及计算过程中的反射系数迭代次数和波阻抗叠代次数等参数对反演的控制作用,系统分析了上述参数对反演效果的影响程度,并结合实际处理经验,指出了在实际地震资料处理过程中反演参数的正确设置方法.     

基于快速模拟退火算法的叠前三参数同步反演

地震叠前弹性参数反演可以为解释人员提供丰富的岩性和流体的信息。针对上述典型的非线性反演问题,模拟退火法在解空间进行全局寻优,克服了线性算法容易陷入局部极值的缺陷,但其计算速率较低。为此,本文首先详细地介绍了一种快速模拟退火算法,并将其应用到叠前三参数同步反演,主要是采用似Cauchy分布产生初始模型,广义Gibbs分布作为接受准则,并对由叠前数据求得的目标函数快速搜索全局最优解。通过模型试验表明,基于本文的快速模拟退火算法反演得到的三参数不仅精度高,而且计算效率得到了一定的提高。     

BP神经网络在工程测井反演中的应用研究

BP神经网络是一种涉及计算机科学、生物学、认识科学、物理学和数学等多门学科的一门崭新信息学科。经过多年的探索和研究,BP神经网络在岩土工程测井反演中有广泛的应用前景。本文介绍了BP神经网络以地震数据为输入,测井参数为输出的多井多参数非线性反演的基本理论基础和实施策略,并结合具体的岩土工程实例,说明BP神经网络在工程中取得了很好的应用效果。     

井地磁异常联合反演方法及应用研究

非线性算法在寻找全局最优解方面具有巨大优势,因而目前大量用于各种地球物理数据的联合反演中。利用一种改进型的遗传算法实现了井地磁测资料的联合反演。设计了二度板状体模型,理论模型的试验说明了方法的可行性和合理性。最后利用程潮铁矿区地面、井中的实际资料和解释结果进行了不同干扰情况下的井地磁测资料联合反演,结果表明井地联合反演有一定的抗干扰能力,其反演方法效果优于地面或井中单独数据反演。     

二维大地电磁反演及其在铁路长大隧道勘探中的应用研究

首先对多种反演方法的特点进行介绍,然后分析比较以Bostick变换为初始模型的OCCAM反演和非线性共轭梯度反演,指出Occam反演对初始模型依赖性小但反演速度慢,非线性共轭梯度反演对初始模型依赖性大但反演速度快的问题,进而提出以Occam反演作为初始模型的非线性共轭梯度改进方案。实践证明,改进的组合反演算法简便、快速,成像效果好。最后,用改进方法对南涪线梓里隧道（DK92＋406-DK97＋023）的大地电磁资料进行了处理,其结果对褶皱、断层、岩溶等地质构造进行了较好的反应。     

地质统计反演在鄂尔多斯盆地南部彬长区块储层预测中的应用

地质统计反演在储层薄、横向变化快的区域是一种比较实用的方法。地质统计学方法通过引入变差函数对已知观测值进行模拟,充分考虑空间数据的结构性和随机性。地质统计反演是将地质统计学与传统地震反演方法相结合的反演方法。它不仅可以提高反演的纵向分辨率,同时还可以实现更多储层参数的定量化反演。在鄂尔多斯盆地南部彬长区块储层进行实例应用,并利用该方法对纵向和横向非均质性强的薄储层且勘探程度较高的区域进行储层预测,取得了比传统地震反演更好的效果。     

非线性反演算法探究

自20世纪90年代以来,应该说非线性反演方法已经比较成熟.例如,线性化迭代反演、模拟退火法、遗传算法及联合反演方法等.本文就无约束非线性反演的几种方法、约束反演、岭回归或Marquardt-Levenberg法的实现加以说明,并详细阐述了SVD在非线性反演中的应用,对岭回归时阻尼因子的确定以及应用先验信息的非线性反演方...     

逆系统理论在水下机器人控制中的应用

本文研究水下机器人的航行控制问题,水下机器人模型具有高度的非线性和强耦合,用古典的控制方法对其进行高质量的控制很难.本文将非线性系统综合的一种新方法——逆系统动态补偿解耦控制应用到水下机器人的航行控制中,并给出了理想的仿真结果.     

基于VPBF网络的直接自适应逆控制方法

神经网络技术在非线性系统自适应控制器的设计中已得到广泛应用,但常见的神经网络存在着各种各样的缺点。为了改进自适应逆控制方法,同时克服一般神经网络的缺点,构造了一种结构简单的改进型VPBF网络,并将其引入自适应逆控制。利用该网络结构选择和参数选择上的优势,离线确定网络的初始规模和权值,在线学习非线性系统的逆,实现了一种非线性系统的直接自适应逆控制策略。仿真结果显示该控制系统能有效地克服扰动,有良好的鲁棒性能。     

弹性动力学反问题的研究进展

综述了弹性动力学问题的研究，着重介绍了在射线理论方法，波动方程逆Ｂｏｍ近似反演方法，传递矩阵反演方法，大扰动介质参数反演方法，界面几何参数反演方法中作者最新的研究成果，并展望了学科进一步发展的真挚提出了值得深入研究的几个问题。     

人工神经网络和遗传算法在导热反问题中的应用

论述了导热反问题在工程实际中的重要性,分析了引入新算法的必要性,简要介绍了人工神经网络和遗传算法;给出了用人工神经网络和遗传算法求解导热反问题的理论基础,建立了用两者求解导热反问题的数学模型,并对作者前期研究的求解结果做了必要分析．综合分析和前期研究结果表明将人工神经网络和遗传算法应用于导热反问题具有重要的理论意义和应用价值,有可能形成一个新的交叉学科,必将对导热反问题的研究起到巨大的推动作用．     

逆系统动态补偿解耦控制的鲁棒性研究

针对高度非线性和强耦合的水下机器人模型,利用逆系统方法进行了解耦控制,对补偿后的伪线性系统设计了PI调节器和自校正控制器,不同程度地改善了控制性能,提高了系统的鲁棒性.     

Inverse Kinematics Analysis of a 7-DOF Space Manipulator for Trajectory Design

To solve the inverse kinematics problem for redundant degrees of freedom (DOFs) manipulators has been and still continues to be quite challenging in the field of robotics. Aiming at trajectory planning for a 7-DOF space manipulator system, joint rotation trajectories are obtained from predetermined motion trajectories and poses of the end effector in Cartesian space based on the proposed generalized inverse kinematics method. A minimum norm method is employed to choose the best trajectory among available trajectories. Numerical simulations with the 7-DOF manipulator show that the proposed method can achieve the planned trajectory and pose under the circumstances of minimum angular velocities. Moreover, trajectory results from the proposed kinematics model and inverse kinematics method has the advantages of simple modelling, low computation cost, easy to solve and plan trajectory conveniently. The smooth and continuous joint rotation functions obtained from the proposed method are suitable for practical engineering applications.     

非匀质简支梁在反对称模态下振动的反问题

采用半逆解法,研究了非匀质材料简支梁以反对称模态振动时振动的反问题,并讨论了当梁的横截面积为定值而材料线密度为已知多项式时,如何求解梁的多项式型轴向抗弯刚度系数,同时证明了所得轴向抗弯刚度系数的正值性.     

力学中几个领域的反问题研究综述

简要介绍了反问题的概念及特点,综述了振动、瞬态热传导和固体力学弹塑性等领域中反问题的研究概况,并指出了今后这些领域中反问题的研究重点。     

应用逆系统方法求解电力系统的非线性控制律

微分几何方法有效地解决了一系列的电力系统非线性控制问题，但因需要确定非线性变换，故必求解微分方程组，所以其求解控制律的过程比较繁琐。本文提出：由于电力系统数学模型形式的特殊性，非线性变换可直接确定，而无须求解微分方程组。另一方面，逆系统方法和微分几何方法本质是等价的，而逆系统方法的物理意义直观，不局限于仿射型系统，使用时仅需求导运算和代数运算，其求解控制律过程比较简捷，便于工程应用。作者以电力系统的汽门非线性控制为例，证明两种方法所得控制律是相同的。本文的结论可简化汽门控制，励磁控制，换流站控制，无功补偿器控制等问题的求解过程，亦适用于其它领域中类似的非线性控制问题。     

弱逆中的g逆

从解系数矩阵为非奇异方阵的线性方程组其解可用系数矩阵的逆矩阵左乘常数项高矩阵的乘积来表示出发，引出了一般矩阵也有类似于逆矩阵的广义逆矩阵．以Moore-Penrose方程定义的广义逆为着眼点，概括了广义逆从诞生到发展的大致历史．广义逆中的g逆是最基本最重要的一种广义逆，结合数学本科专业的教学，给出了g逆的定义与相关概念和性质以及g逆在解线性方程组方面的几点应用．