我想利用PINNS通过python求解∂ϕ ∂t = λ∇2ϕ − 2ϕ(1 − ϕ)f(ϕ, σ), ∂σ ∂t = η∇2σ + Sh(1 − ϕ) + Scϕ − (γh(1 − ϕ) + γcϕ)σ , f(ϕ, σ) = M(1 − 2ϕ − 3m(σ)) ,m(σ) = mref ( (ρ + A)/ 2 + (ρ − A)/ π arctan( (σ − σl)/ σr ))
时间: 2023-08-05 14:04:57 浏览: 106
好的,那我可以为您提供一个基本的PINNS求解代码框架,您可以根据自己的需求进行修改和扩展:
```python
import tensorflow as tf
import numpy as np
# 定义神经网络模型
def model(inputs, training=True):
# 定义神经网络的各层
# ...
return outputs
# 定义损失函数
def loss_fn(model, inputs, targets, lambda, eta, Sh, Sc, gamma_h, gamma_c, m_ref, rho, A, sigma_l, sigma_r):
with tf.GradientTape() as tape:
# 计算模型输出
outputs = model(inputs)
# 分离phi和sigma
phi = outputs[..., 0]
sigma = outputs[..., 1]
# 计算phi和sigma的一阶和二阶导数
phi_t = tape.gradient(phi, inputs[..., 0])
phi_x = tape.gradient(phi, inputs[..., 1])
phi_xx = tape.gradient(phi_x, inputs[..., 1])
sigma_t = tape.gradient(sigma, inputs[..., 0])
sigma_x = tape.gradient(sigma, inputs[..., 1])
sigma_xx = tape.gradient(sigma_x, inputs[..., 1])
# 计算f(ϕ, σ) 和m(σ)
m = m_ref * ((rho + A) / 2 + (rho - A) / np.pi * tf.math.atan((sigma - sigma_l) / sigma_r))
f = M * (1 - 2 * phi - 3 * m)
# 计算偏微分方程残差
residual_phi = phi_t - lambda * phi_xx + 2 * phi * (1 - phi) * f
residual_sigma = sigma_t - eta * sigma_xx + Sh * (1 - phi) + Sc * phi - (gamma_h * (1 - phi) + gamma_c * phi) * sigma
# 计算损失函数
loss = tf.reduce_mean(tf.square(residual_phi)) + tf.reduce_mean(tf.square(residual_sigma))
loss += lambda_1 * tf.reduce_sum([tf.nn.l2_loss(weight) for weight in model.trainable_variables])
return loss
# 定义优化器
optimizer = tf.keras.optimizers.Adam()
# 进行训练
for epoch in range(num_epochs):
for batch in data:
# 获取批次数据
inputs, targets = batch
# 计算梯度并更新参数
with tf.GradientTape() as tape:
loss = loss_fn(model, inputs, targets, lambda, eta, Sh, Sc, gamma_h, gamma_c, m_ref, rho, A, sigma_l, sigma_r)
gradients = tape.gradient(loss, model.trainable_variables)
optimizer.apply_gradients(zip(gradients, model.trainable_variables))
# 每个epoch结束后输出损失函数值
print("Epoch {}, Loss: {:.5f}".format(epoch, loss.numpy()))
```
需要注意的是,上述代码只是一个基本的框架,具体实现还需要根据您的具体问题进行相应的修改和调整,例如调整神经网络的结构、调整损失函数的系数、调整优化器的参数等。另外,您还需要准备好输入数据、初始条件和边界条件等。
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