ZZ：PWSCF计算实例分析（6）原子位置优化

PWSCF计算实例分析（6）原子位置优化

转载自：http://old.blog.edu.cn/user1/11542/archives/2006/1578700.shtml

 

在pwscf中提供了两种优化方法对原子位置进行驰豫：a) BFGS quasi-newton algorithm, b)最速下降法（quick-min Verlet）。除非初始位置很接近平衡位置，一般采用BFGS准牛顿算法比较快。在结构优化时，calculation需设置为"relax"，下面相关的参数有时也需要设置：
一、在&control .../中设置优化的收敛标准参数、步数等
nstep ：优化的最大步数；
tstress ：设置True，表示要计算体系的应力；
tprnfor：设置为True，表示要计算原子所受的力，在calculation='relax'时，默认为.True.；
etot_conv_thr：用来控制原子位置优化时，总能变化收敛的标准；默认值为1.0D-4 Ha；
forc_conv_thr：用来控制原子位置优化时，原子所受力的收敛标准，默认值为1.0D-3 Ha/a.u，只有当etot_conv_thr和forc_conv_thr的标准都满足时，优化才停止；

二、在&IONS..../中设置优化方法中的相关参数
在calculation='relax'时，ion_dynamics设置为'bfgs'表示用BFGS准牛顿算法来进行优化，设置为'damp'表示用最速下降法来进行优化。
pot_extrapolation：用来控制优化或电子迭代过程中势的混合方式，在原子位置优化时，最好设置为'second_order'，表示采用二阶方式来进行混合；
wfc_extrapolation:用来控制优化或电子迭代过程中波函数的混合方式，在原子位置优化时，最好设置为'second_order'，表示采用二阶方式来进行混合；
当设置了采用BFGS准牛顿算法来优化后，下面的参数需设置：
upscale：用来控制conv_thr在结构优化过程中最可能的缩小值，在优化快接近收敛时，conv_thr会自动减小以保证所计算的力仍然很精确，但是conv_thr并不会减小到conv_thr/upscale；

bfgs_ndim:用来控制有多少个旧的力和位移矢量会用在残差矢量的Pulay混合中，其中残差矢量是基于BFGS算法中的Hessian矩阵的逆来得到的。设置为1，就是标准的BFGS准牛顿算法；
trust_radius_max：离子优化过程中，离子每一步最大移动量； 默认值为0.8D0；

trust_radius_min：离子优化过程中，当trust_radius小于trust_radius_min 时，离子每一步最小移动量； 默认值为 1.D-3;

trust_radius_ini:默认值为 0.5D0，在原子位置优化计算中初始的离子位移量；

w_1, w_2 ：用在基于Wolfe条件的线性搜索方法中的参数。

 

例子1：优化CO分子

 

&CONTROL 

calculation  = "relax", 

prefix       = "CO", 

pseudo_dir   = "./", 

outdir       = "./",

tprnfor=.true.

forc_conv_thr=1.0D-4

/

&SYSTEM 

 ibrav     = 1,  celldm(1) = 12.D0,   nat       = 2,   ntyp      = 2, 

ecutwfc   = 24.D0,   ecutrho   = 144.D0,

/

&ELECTRONS 

conv_thr    = 1.D-7, 

mixing_beta = 0.7D0,

/

&IONS 

ion_dynamics='bfgs',

pot_extrapolation = "second_order", 

wfc_extrapolation = "second_order",

/

ATOMIC_SPECIES

O  1.00  O.LDA.US.RRKJ3.UPF

C  1.00  C.pz-rrkjus.UPF

ATOMIC_POSITIONS {bohr}

C  2.256  0.0  0.0

O  0.000  0.0  0.0  0 0 0

K_POINTS {Gamma}