分数阶扩散方程带系数源项和初值同时反演的迭代正则化方法

刘 转霞(西安汽车职业大学计算机工程学院,中国)
安 彩霞(西安汽车职业大学计算机工程学院,中国)
李 静(西安汽车职业大学计算机工程学院,中国)
刘 璐(西安汽车职业大学计算机工程学院,中国)
廖 洋(西安汽车职业大学计算机工程学院,中国)

DOI: http://dx.doi.org/10.12349/eri.v2i1.5006

Article ID: 5006

摘要


针对时间分数阶扩散方程反演源项和初值的不适定问题,本文针对这一问题和其不适定性运用非稳态的Tikhonov迭代正则化方法来处理。然后给出了解的唯一性结果以及相应方法的正则化参数选取法及其误差分析。最后,通过不同噪音水平和不同分数阶的数值例子验证了该方法的有效性和稳定性。

关键词


时间分数阶扩散方程;同时反演;非稳态的Tikhonov正则化方法

参考


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(b)源项图 2 51=,1=,D=A00B2N×2N。上述最小化问题的求解等价于求解以下问题:minδf,δϕϵRN12L1−12+122−22++12M++12为了求解以上最小泛函,可利用变分原理和矩阵操作,通过以下Euler方程求解(μD+G1+G2)δp=1+2,这里1=((1,1)2(0,;))2×2,2=((2,2)2(0,;))2×2,1=((1,1)2(0,;))2×1,2=((2,2)2(0,;))2×1,经过以上的推导,得到迭代方程L+1=L+L,k=1,2,⋯,5数值实验本节中,为了验证迭代算法的有效性和可行性,给出了一个在不同噪声水平下的数值结果,计算结果都在Matlab中得出。由于实际问题中测量误差是不可避免的,所以本文给定第k步迭代的残差计算公式=(,1;M,)−1()2(0,;)+(,2;M,)−2()2(0,;)其中δ为测量数据和真实数据之间的噪声水平,1=1+1∙2=@(A(1))−1,2=2+2∙∙2=@(A(2))−1。选取正则化参数满足以下条件+1=0,=0,1,2,⋯,这里0>0,0


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