关于针对CASTEP收敛问题的参数调试总结.doc

大家好：我根据自己在计算过程中遇到的收敛性的问题，做了一点关于CASTEP计算参数调试的总结。当然，这些只是我的个人心得体会，大家如果觉得有什么问题请提出指正，或是如果有自己独到的见解，请跟帖加上来，供大家一起学习提高。如果计算在Max. cycle全部用完之后仍然不能收敛，要先查看一下.castep文件，如果能量比刚开始计算时有明显下降，而且震动幅度也明显减小，只是还没有降到收敛标准以下，那说明Max. cycle还不够，要增加这个数值。但多数情况下，我们会发现，能量并没有比刚开始计算时的能量有明显下降，而是围绕着某个平均值在反复地震荡，而且震动幅度也没有减小。那说明是参数设定的问题，此时就算再怎么增加Max. cycle的数值，计算最终还是不会收敛的。这个时候，最好是增加energy cutoff的数值，降低K point set的数值，增加smearing width数值（当然，如果通过调试前两个数值就可以使计算收敛的话，就最好不要动这个数值）。再有，如果计算是使用的density mixing的话，那要将mix_charge_amp，mix_spin_amp的数值降低，将mix_energy_cutoff的数值增加到 energy cutoff数值的3到4倍，增加mix_history_length的数值。当然，如果调试上面的参数仍然发现收敛很辛苦的话，就将mixing scheme转成All Band/EDFT,这会解决收敛问题，但是计算时间将会是使用density mixing计算所用时间的3倍以上。chzhmei (站内联系TA)呵呵，这两天正要想这个问题呢。请问怎么样才算是收敛得好的呢？yjmaxpayne (站内联系TA)总结的挺好的，但是指出几点不足，即：1. 参数调试过于经验化，如果楼主能结合对程序原理的认识， 或许能够把每个参数调节的意义给阐述的更为清晰些； 从优化算法， 体系特性， 物理过程等方面着手来进行分析， 或许可以得到更加全面的认识（如果楼主能够结合上述内容对CASTEP收敛进行详细的分析和总结的话，我会考虑接受楼主的文章，并且发表在小木虫计算与模 拟研究RCS期刊上）。2. 建议楼主在进行平面波DFT优化之前，通过其他的办法， 比如经典力学优化以及DMol中局域波函数进行优化， 这样的话，可以帮助CASTEP在最短的时间内找到合适的最小值， 也就是通常意义上说的加快收敛。gavinliu7390 (站内联系TA)great!其实在做收敛速度无非是两个目的：，计算精度要高；计算速度要快一般平面波程序，在计算精度上，主要需要测试ecut(倒空间的最大平面波截断，理论上要求无穷大，因为那样基矢才是完备的但实际上不需要，也做不 到)还有就是点取样理论上要计算无穷个点，但实际也不可能我觉得应该先测试ecut,因为你首先要保证每个点能量是正确的然后再测试点 其实到了，最后即使点取的很大的时候，还是有很大的误差的，这主要来自于系统误差所以有时候，会造成震荡的情况，这主要还是由于太小，或者是 有的点根本就难以算准这个时候，如无特殊需要，基本就认为它收敛了除非你想要在的误差但是根据我的想法，我就不认为它能将计算精度控制在即使收敛测试达到了（当然,这是个人看法！）第二，就是计算速度因为目前主要还是用自洽的方法，在理论上应该是用新的电荷密度等于旧的电荷密度，但实际上如果这样做，一是收敛很慢，二是容易 形成震荡情形。一般的做法是rho_in=mix*tho_old+(1-mix)*rho_old。（具体到每个程序，肯定是做法不同了。）一般认为 mix=0.3比较合理。这样收敛的非常快。所以很多程序在测试各种mix的时候，就是在测试这个。最后，选择合适的参数。在你所需要的精度范围内，最快的计算。我们的目的是要解决问题，有时候不需要那么精确。xirainbow (站内联系TA)Originally posted by gavinliu7390 at 2009-11-20 12great!其实在做收敛速度无非是两个目的：，计算精度要高；计算速度要快一般平面波程序，在计算精度上，主要需要测试ecut(倒空间的最大平面波截断，理论上要求无穷大，因为那样基矢才是完备的但实际上 . 老大：“rho_in=mix*tho_old+(1-mix)*rho_old。”这个有笔误；）xirainbow (站内联系TA)引用：“围绕着某个平均值在反复地震荡，而且震动幅度也没有减小。这个时候，最好是增加energy cutoff的数值，降低K point set的数值，增加smearing width数值（当然，如果通过调试前两个数值就可以使计算收敛的话，就最好不要动这个数值）。”我觉得不是减小，而应当增加如果不是金属体系，调节没有意义如有不妥，还望不吝赐教：aylayl08 (站内联系TA)欢迎大家讨论，很有意义carlaty (站内联系TA)很有讨论的价值，菜鸟纯顶，学习中fo3mt2 (站内联系TA)Originally posted by xirainbow at 2009-11-20 15引用：“围绕着某个平均值在反复地震荡，而且震动幅度也没有减小。这个时候，最好是增加energy cutoff的数值，降低K point set的数值，增加smearing width数值（当然，如果通过调试前两个数值就可以使计算收敛的 . 我的意思是说减小K point set的数值，这样K点数量会增大，波函数数量也就越多，计算精确度会增加。aylayl08 (站内联系TA)Originally posted by fo3mt2 at 2009-11-21 09我的意思是说减小K point set的数值，这样K点数量会增大，波函数数量也就越多，计算精确度会增加。 减小K point set的数值，怎么这样K点数量会增大呢？fo3mt2 (站内联系TA)Originally posted by aylayl08 at 2009-11-22 10减小K point set的数值，怎么这样K点数量会增大呢？ K point set参数的含义是每间隔多远的距离（单位是埃的负一次方）取一个K点，也就是说，K point separation这个数值越小，K 格点的数量也就越多。请参见Materials Studio中的Help-CASTEP-Dialogs in CASTEP-Calculation dialog-Electronic tab-Electronic Options dialog-k-points tab.fo3mt2 (站内联系TA)Originally posted by aylayl08 at 2009-11-22 10减小K point set的数值，怎么这样K点数量会增大呢？ 更正一下K point separation的单位是埃，并不是埃的负一次方。可能我没把握我的本意表达清楚。我是想说K点取得越密集，波函数数量越多，计算精确度也就越高，当然计算量自然也就加大，对系统资源的消耗也就越多。gavinliu7390 (站内联系TA)首先，的确有笔误。其次，smear的方法，每个软件使用的不太一样。的确，调节smear，实际属于技术问题。它实际是就是阶梯函数。通过调节smear，有时的确能改善收敛。但是，我所强调的是：一定要估计到系统误差。这个实际是很重要的。最后，smear我觉得也是一个很复杂的东西，需要好好测试。它的物理意义，也需要好好去钻研，不是几句话就能说明白的。z_w_zhang (站内联系TA)ding 顶顶，学习，受教育了。lindlar0078 (站内联系TA)很受用，特别是理论知识不强的人水月慧心 (站内联系TA)Originally posted by fo3mt2 at 2009-11-22 13更正一下K point separation的单位是埃，并不是埃的负一次方。可能我没把握我的本意表达清楚。我是想说K点取得越密集，波函数数量越多，计算精确度也就越高，当然计算量自然也就加大，对系统资源的消耗也就越 . 一直以为K点取的越大，精度越高，看来一直是我理解有误！fo3mt2 (站内联系TA)大家好：看来，因为我的不恰当描述使得很多人（专家xirainbow；版主aylayl08；实习版主：gavinliu7390；水月慧心）都对此进行了讨论。对此，我非常抱歉。其实，简单来说，就是一句话，K point separation越小，K point number越大，计算精确度越高，对收敛也会有帮助。但是同时，计算量也就越大，计算时间会被延长，同时，对系统资源的要求也就越高。awmc2008 (站内联系TA)D:D学习学习，谢谢高手。zhangweibi (站内联系TA)我被k piont 问题困扰了好多天了，虽然现在没解决但是看到希望了。有人说做收敛性测试，但是还没会，明天研究下。呵呵zmrright (站内联系TA)Originally posted by fo3mt2 at 2009-11-20 1056:大家好：我根据自己在计算过程中遇到的收敛性的问题，做了一点关于CASTEP计算参数调试的总结。当然，这些只是我的个人心得体会，大家如果觉得有什么问题请提出指正，或是如果有自己独到的见解，请跟帖加上来， . 很多人说的收敛性测试，我还没咋懂，明天我去研究下下，希望能得到指点，具体咋操作的啊？有相关文章啥的没啊？ramble81 (站内联系TA)谢谢lz的分享，大家共同进步！awmc2008 (站内联系TA)D:D学习学习，谢谢楼主。25351048 (站内联系TA)smear的设置上很复杂，smear设置对金属意义比较大吧，主要针对费米面附件。MS和VASP处理的方法好像不一样吧hbcsucy (站内联系TA)顶起来，我也学习一下cg陈 (站内联系TA)此帖很有意义呀，关注之中yaodu (站内联系TA)遇到最多的问题就是scf不收敛，曾经5k次都不收敛。这是讨论的比较全的了crystalgirl1 (站内联系TA)Originally posted by fo3mt2 at 2009-11-20 1056:大家好：我根据自己在计算过程中遇到的收敛性的问题，做了一点关于CASTEP计算参数调试的总结。当然，这些只是我的个人心得体会，大家如果觉得有什么问题请提出指正，或是如果有自己独到的见解，请跟帖加上来， . 为什么我听到的收敛不了的话就降低精度，比如降低截断能，和你说的正好相反呢？到底应该怎样？能解释一下吗？尹珺加油 (站内联系TA)谢谢你们的讨论，学习了zfy19861010 (站内联系TA)学习了。太感谢了。新手入门yaodu (站内联系TA)The default density mixing settings use Pulay mixing and conjugate-gradient minimization of each electronic state. You should only attempt to change these parameters if