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 SCF convergence is very poor. Sometimes it helps to reduce the length of the DIIS history from the default value of 20 to a smaller value (5-7). It might also be helpful to decrease the mixing amplitude from the default value of 0.5 to 0.1-0.2.