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标题: ORCA中解决SCF不收敛问题的关键字 [打印本页]
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Author: liyuanhe211    时间: 2016-11-29 10:35
标题: ORCA中解决SCF不收敛问题的关键字
本帖最后由 liyuanhe211 于 2017-7-26 21:56 编辑

大概按照下文做了类似程序间翻译的工作：

解决SCF不收敛问题的方法（http://sobereva.com/61）

总结了ORCA中可使用的关键字，具体含义、原理、使用情况和注意事项请阅读原文。并请注意原文提到的与关键词无关的问题，诸如几何结构、电荷、多重度设定不合理等问题仍应该检查。

一个需要强调的是，ORCA 3.0.3中相当于自带高斯中的 iop(5/13=1)，即使SCF不收敛，也会继续进行后续计算（如post-HF和双杂化），只会给出一个 warning 且不在文件最后。文件末尾仍然是ORCA TERMINATED NORMALLY。这很危险。这导致：（1）需要在计算结束后确认SCF收敛性；（2）对较长的post-HF和双杂化计算中，需要在post-HF计算步骤之前监测SCF收敛性，如果没有收敛及时终止。ORCA 4.0.0 及以后版本中增加了一个关键词为SCFConvForced，可以在SCF不收敛时终止计算，但仍不是默认，建议在所有计算中加上此选项。

下文中Gaussian和ORCA两栏分别是左右对应的两个程序的关键词，Note是说明。下文为个人理解，如有错误烦请务必指出改正。本文限于ORCA 3.0.3 版本，ORCA 4.0.0 之后稍有变化但不多，注意查看手册即可。
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个人建议遇到SCF不收敛，若已算完的其他任务不多/不太耗时，且体系是“比较正常”的体系，首先考虑升格点到 !Grid5 FinalGrid6水平。或者默认即带着 !Grid5 FinalGrid6 算。目前遇到的ORCA SCF不收敛大多与此有关。









作者
Author: plus    时间: 2016-11-29 10:50
总结的不错！
作者
Author: 我本是个娃娃    时间: 2016-11-29 12:34
撒花鼓掌，感谢李大博士！
作者
Author: 一声叹息010    时间: 2017-4-23 12:06
用下面的小脚本看一下，如果输出类似
535:               *           SCF CONVERGED AFTER  11 CYCLES          *
就是scf收敛了，还是蛮方便的

#!/bin/bash
for inpfile in `ls *.out `
  do
    echo   $inpfile
    grep -n 'SCF CONVERGED AFTER' $inpfile
echo
done
作者
Author: yflchx    时间: 2017-4-23 12:28
本帖最后由 yflchx 于 2017-4-23 12:35 编辑

ORCA 4.0.0做了改进：

“%scf
ConvForced # = 0: convergence not mandatory for next calculation step
                 # = 1: break, if you did not meet the convergence criteria
end

It will default to ConvForced=1 for Post-HF methods, Excited States runs and Broken Symmetry calculations.”


以后设置ConvForced就可以了(根据默认情况，一般也不需要单独设置)。否则，像低版本那样还真有些麻烦。

作者
Author: 啦啦黑还黑    时间: 2017-8-5 20:01
ORCA 的 SlowConv 对过渡金属配合物确实管用，Keywords below mostly modify the damping parameters that aids convergence, particularly when there are large fluctuations in the first SCF iterations.
作者
Author: GoldenBaby    时间: 2019-2-26 19:45
啦啦黑还黑 发表于 2017-8-5 20:01
ORCA 的 SlowConv 对过渡金属配合物确实管用，Keywords below mostly modify the damping parameters that  ...

今天我也试了SlowConv，对过渡金属真心好用，感谢大神
作者
Author: 量化小菜鸡    时间: 2019-2-26 23:55
很有帮助，非常感谢
作者
Author: Tomm美美哒    时间: 2019-9-19 14:54
感谢大神，受教了！
作者
Author: Freeman    时间: 2021-9-30 16:00
现在ORCA5推出了TRAH-SCF，声称绝对（always）可以收敛。不过亲测特别特别慢，看图
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作者
Author: zjxitcc    时间: 2021-9-30 16:04
本帖最后由 zjxitcc 于 2021-9-30 16:05 编辑
Freeman 发表于 2021-9-30 16:00
现在ORCA5推出了TRAH-SCF，声称绝对（always）可以收敛。不过亲测特别特别慢，看图

如果你收敛有困难（包括 成功收敛需要很多圈），一定要检验波函数稳定性，此时电子结构复杂，可能辛辛苦苦得到的也未必是稳定波函数，还要再优化波函数。

PS：你图中的情况，还不如直接用高斯算完了传轨道给ORCA来得快。

作者
Author: wzkchem5    时间: 2021-9-30 16:38
Freeman 发表于 2021-9-30 09:00
现在ORCA5推出了TRAH-SCF，声称绝对（always）可以收敛。不过亲测特别特别慢，看图

准确来说，是在没有数值噪音问题的情况下，数学上保证可以收敛。如果格点不够大或者积分精度不够高，不排除即便TRAH也不收敛。可以类比高斯的scf=qc，也是牺牲了迭代次数换取收敛概率。但和scf=qc容易收敛到不稳定解不同，用TRAH收敛到不稳定解的概率反而比不用TRAH低。
作者
Author: youxx189    时间: 2022-12-17 13:22
zjxitcc 发表于 2021-9-30 16:04
如果你收敛有困难（包括 成功收敛需要很多圈），一定要检验波函数稳定性，此时电子结构复杂，可能辛辛苦 ...

您好 请教一下   怎样实现高斯算好的轨道传到orca啊  
作者
Author: zjxitcc    时间: 2022-12-17 14:13
本帖最后由 zjxitcc 于 2022-12-17 14:14 编辑
youxx189 发表于 2022-12-17 13:22
您好 请教一下   怎样实现高斯算好的轨道传到orca啊

在高斯中用同样的泛函和基组算单点（加关键词nosymm int=nobasistransform），算完获得chk或fch文件，例如叫h2o.fch，执行
  1. fch2mkl h2o.fch
复制代码
生成两个文件h2o_o.mkl和h2o_o.inp，内含坐标、基组和轨道信息。你只需打开h2o_o.inp文件加上你要的泛函、其他你想要的关键词。执行
  1. orca_2mkl h2o_o -gbw
复制代码
生成ORCA波函数文件h2o_o.gbw。提交h2o_o.inp给ORCA，SCF 1圈收敛。fch2mkl小程序是开源的，见https://gitlab.com/jxzou/mokit
作者
Author: youxx189    时间: 2022-12-17 22:34
zjxitcc 发表于 2022-12-17 14:13
在高斯中用同样的泛函和基组算单点（加关键词nosymm int=nobasistransform），算完获得chk或fch文件，例 ...

非常感谢您详细的解答！
作者
Author: 413    时间: 2023-10-11 20:07
大佬有没有时间输出一波这个table里面新版本的orca的命令？
作者
Author: chenjhust    时间: 2024-3-7 17:15
请问在高斯09用b3lyp/6-311g(d,p)优化好的初始结构，经过multiwfn转化成ORCA（ORCA4.2.1）的输入文件计算更高精度的单点能时老是出现SCF不收敛的问题
，试过kdiis，调整积分精度都无法解决，请问有什么好的建议吗？
作者
Author: ionexchangeC    时间: 2024-3-7 17:18
本帖最后由 ionexchangeC 于 2024-3-7 17:19 编辑
chenjhust 发表于 2024-3-7 17:15
请问在高斯09用b3lyp/6-311g(d,p)优化好的初始结构，经过multiwfn转化成ORCA（ORCA4.2.1）的输入文件计算更 ...


换用ORCA5，默认设置会使用TRAH辅助收敛
如果还不行并且TRAH步没有收敛趋势，那尝试使用noTRAH和slowconv关键词，并加大SCF迭代步数上限
作者
Author: zjxitcc    时间: 2024-3-7 17:42
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-10-2 23:11 编辑
chenjhust 发表于 2024-3-7 17:15
请问在高斯09用b3lyp/6-311g(d,p)优化好的初始结构，经过multiwfn转化成ORCA（ORCA4.2.1）的输入文件计算更 ...

老铁不要短时间内立即重复提问http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 283756&fromuid=2632

解决办法不唯一，你可以尝试他人的建议，我提供我认为最好的建议：不需要试kdiis、调整积分精度、slowconv、加大SCF迭代步数上限这些。写一个gjf文件，这里以水分子为例
  1. %chk=h2o.chk
  2. %mem=10GB
  3. %nprocshared=4
  4. #p UPW91B95/def2TZVPP nosymm int(nobasistransform) IOp(3/76=1000005000,3/77=0000005000,3/78=0731007310)

  6. title

  8. 0 3
  9. O     0.000000    0.000000    0.062007
  10. H     0.000000   -0.783976   -0.492052
  11. H     0.000000    0.783976   -0.492052
复制代码
内存和核数根据自己机器情况修改。提交Gaussian任务，获得chk文件。运行
  1. formchk h2o.chk h2o.fch
  2. fch2mkl h2o.fch
  3. orca_2mkl h2o_o -gbw
复制代码
获得h2o_o.inp和h2o_o.gbw文件。打开inp文件将前3行改成目标计算，例如
  1. %pal nprocs 4 end
  2. %maxcore 2500
  3. ! UKS TightSCF RIJCOSX grid5 gridx5 def2/J def2-TZVPP/C RI-PWPB95 D3
复制代码
然后提交给ORCA算，会自动从gbw文件中读取轨道，SCF迅速收敛，进入双杂化计算部分。如果使用ORCA 5或更高版本，将grid5 gridx5换成defgrid3。

作者
Author: chenjhust    时间: 2024-3-7 18:14
zjxitcc 发表于 2024-3-7 17:42
老铁不要短时间内立即重复提问http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 283756&fromuid=2632

解决办法不 ...

谢谢老师，用了您的方法后确实很快就收敛了，现在有个问题
我很多结果是用这个指令算的
  1. ! PWPB95 D3 def2-TZVPP def2/J def2-TZVPP/C RIJCOSX grid4 gridx4 tightSCF noautostart miniprint nopop
复制代码

换成您推荐的这个，前面的需要重新算吗？
  1. ! UKS TightSCF RIJCOSX grid5 gridx5 def2/J def2-TZVPP/C PWPB95 D3
复制代码

这二者有差异吗？
作者
Author: wzkchem5    时间: 2024-3-7 18:31
chenjhust 发表于 2024-3-7 11:14
谢谢老师，用了您的方法后确实很快就收敛了，现在有个问题
我很多结果是用这个指令算的

后一种写法漏写了def2-TZVPP，得先把这个补上。
之后两种写法唯一的区别就是格点大小了，为了结果可比，格点必须统一。zjxitcc说的grid5 gridx5只是举个例子，如果你其他计算都是用grid4 gridx4算的，这里自然要改成grid4 gridx4。
作者
Author: zjxitcc    时间: 2024-3-7 19:07
本帖最后由 zjxitcc 于 2024-3-7 19:26 编辑
chenjhust 发表于 2024-3-7 18:14
谢谢老师，用了您的方法后确实很快就收敛了，现在有个问题
我很多结果是用这个指令算的

wzkchem5老师已经给你解释过了，主要是格点差异。我补充一条，fch2mkl小程序产生的inp文件中含有基组数据（数据量很大，没有在帖子里展示出来，你在自己电脑上打开inp文件便可看到）。而gjf文件用的基组名称就是def2TZVPP，传过来的基组数据就代表def2TZVPP，从而不需要在这一行写def2-TZVPP基组名称，这不同于你以前的计算。
作者
Author: chenjhust    时间: 2024-3-7 19:36
zjxitcc 发表于 2024-3-7 19:07
wzkchem5老师已经给你解释过了，主要是格点差异。我补充一条，fch2mkl小程序产生的inp文件中含有基组数据 ...

好的，谢谢老师们
作者
Author: Keys    时间: 2025-9-22 21:46
zjxitcc 发表于 2024-3-7 17:42
老铁不要短时间内立即重复提问http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 283756&fromuid=2632

解决办法不 ...

老师好，我在使用molclus做构象搜索时，在使用orca计算其中一个构象的单点能的过程中，SCF无法收敛。
若使用您的方法，先在Gaussian中计算，使用同样计算级别加上
nosymm int(nobasistransform) IOp(3/76=1000005000,3/77=0000005000,3/78=0731007310)
关键词得出的轨道再给orca算，最终orca计算后得出的能量和其余orca计算正常收敛的构象的能量是否具有可比性？
或者说，在Gaussian计算中改变LDA和高阶交换泛函组合比例等相关参数是否影响转交的轨道和orca自己计算的轨道的可比性？
十分感谢解答
作者
Author: zjxitcc    时间: 2025-9-22 21:55
Keys 发表于 2025-9-22 21:46
老师好，我在使用molclus做构象搜索时，在使用orca计算其中一个构象的单点能的过程中，SCF无法收敛。
若 ...

nosymm int(nobasistransform)要加。IOp(3/76=1000005000,3/77=0000005000,3/78=0731007310)是搭配PW91B95使用的，目的是凑出双杂化泛函PWPB95的自洽部分，如果你不用这个双杂化泛函，则不要写这个IOP。具有可比性。
作者
Author: Keys    时间: 2025-9-23 01:40
zjxitcc 发表于 2025-9-22 21:55
nosymm int(nobasistransform)要加。IOp(3/76=1000005000,3/77=0000005000,3/78=0731007310)是搭配PW91B9 ...

谢谢老师，再请问一下，如果考虑溶剂模型是否也是二者输入文件中都加入如下SMD溶剂模型关键词即可？
Gaussian：
  1. SCRF(SMD,solvent=THF)
复制代码

Orca:
  1. smd true
  2. SMDsolvent "THF"
  3. end
复制代码
作者
Author: zjxitcc    时间: 2025-9-23 08:43
Keys 发表于 2025-9-23 01:40
谢谢老师，再请问一下，如果考虑溶剂模型是否也是二者输入文件中都加入如下SMD溶剂模型关键词即可？
Gau ...

是的。也可以二者都用PCM。
作者
Author: Keys    时间: 2025-9-24 20:25
zjxitcc 发表于 2025-9-23 08:43
是的。也可以二者都用PCM。

老师好，我模仿您的方法进行计算，在orca计算过程中SCF仍旧无法收敛，似乎并没有从gbw文件中读取轨道，不知道哪个步骤出了问题，请您再指导一下。
具体细节：
先在Gaussian中进行计算，关键词：
  1. %chk=try.chk
  2. %mem=96GB
  3. %nprocs=48
  4. #p UPW91B95/def2QZVPP nosymm int(nobasistransform) IOp(3/76=1000005000,3/77=0000005000,3/78=0731007310) SCRF(SMD,solvent=THF)
复制代码
计算结果正常，输出了chk文件，按照您的方法，使用mokit组件fch2mkl得到了try_o.inp和try_o.gbw

修改try_o.inp的前三行，并添加了溶剂模型：
  1. ! UKS PWPB95 D3 def2-QZVPP def2/J def2-QZVPP/C RIJCOSX tightSCF noautostart miniprint nopop
  2. %maxcore 5500
  3. %pal nprocs 48 end
  4. %cpcm
  5. smd true
  6. SMDsolvent "THF"
  7. end
复制代码
最后的结果仍旧是没有收敛，输出文件如下


作者
Author: zjxitcc    时间: 2025-9-24 20:51
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-9-24 20:56 编辑
Keys 发表于 2025-9-24 20:25
老师好，我模仿您的方法进行计算，在orca计算过程中SCF仍旧无法收敛，似乎并没有从gbw文件中读取轨道，不 ...

（1）ORCA单点计算可以自动从gbw文件中读取轨道，但你写了noautostart，让它不自动读取了，没必要写这个。注意，如果你翻看其他帖子，有的帖子会告诉你写MOread和%moinp去读取轨道，这俩也是没必要写的。
（2）fch2mkl会产生try_o.inp文件，这里面已经写好了基组信息，不需要再写def2-QZVPP，但可以写辅助基。仔细看实例操作
http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 349929&fromuid=2632
（3）ORCA DFT计算永远建议加上关键词defgrid3。除非你已经算了一批结果都没加defgrid3，那现在为了统一精度，不得已放弃加defgrid3。如果这批任务刚开始算，建议都加defgrid3。
作者
Author: Keys    时间: 2025-9-25 00:46
本帖最后由 Keys 于 2025-9-25 00:51 编辑
zjxitcc 发表于 2025-9-24 20:51
（1）ORCA单点计算可以自动从gbw文件中读取轨道，但你写了noautostart，让它不自动读取了，没必要写这个 ...

没有系统学习研究过Orca，一般任务都在用Gaussian算。所以用Orca一直都是在照葫芦画瓢，理解非常粗浅。之前的计算都没有修改积分格点，这是最后一个构象，如果实在收敛不了，我都想如换个稍低一点的计算级别把所有构象都重新算一遍
刚刚修改关键词重新计算，但仍旧是SCF不收敛，请您再看一看
  1. ! UKS PWPB95 D3 def2/J def2-QZVPP/C RIJCOSX tightSCF miniprint nopop
  2. %maxcore 5500
  3. %pal nprocs 48 end
  4. %cpcm
  5. smd true
  6. SMDsolvent "THF"
  7. end
复制代码

作者
Author: zjxitcc    时间: 2025-9-25 09:37
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-9-25 09:39 编辑
Keys 发表于 2025-9-25 00:46
没有系统学习研究过Orca，一般任务都在用Gaussian算。所以用Orca一直都是在照葫芦画瓢，理解非常粗浅 ...

不存在“如果实在收敛不了”这回事，自从MOKIT问世后，这世上的SCF不收敛问题已经基本不存在了。

（1）尝试去掉miniprint，看是否有更多细节输出，有些输出我没看到，比如正常从gbw文件读取轨道的话，ORCA输出文件里会有类似如下的字段
  1. ---------------------
  2. INITIAL GUESS: MOREAD
  3. ---------------------
  4. Guess MOs are being read from file: complex1_UB972_gen_o.ges
  5. Input Geometry matches current geometry (good)
  6. Input basis set matches current basis set (good)
  7. MOs were renormalized
  8. MOs were reorthogonalized (Cholesky)
复制代码
但在你上传的输出文件中我没有看到这部分。
（2）你这个文件还在计算中，虽然没有立即收敛，但也不能称作“SCF不收敛”。SCF不收敛往往指的是任务已经异常终止了，并且超过SCF迭代最大圈数。

作者
Author: Keys    时间: 2025-9-27 01:02
本帖最后由 Keys 于 2025-9-27 01:03 编辑
zjxitcc 发表于 2025-9-25 09:37
不存在“如果实在收敛不了”这回事，自从MOKIT问世后，这世上的SCF不收敛问题已经基本不存在了。

（1 ...

您好，我再次进行计算，使用如下关键词仍旧不收敛，请您再作指导，输出文件中可以看到已经从gbw文件读入轨道，但是楼上的计算中有无从gbw文件读入轨道并不清楚是因为miniprint未显示还是因为确实未读入。

  1. ! PWPB95 D3 def2/J def2-QZVPP/C RIJCOSX tightSCF nopop
  2. %maxcore 5500
  3. %pal nprocs 48 end
  4. %cpcm
  5. smd true
  6. SMDsolvent "THF"
  7. end
复制代码
（说明：上次的计算误用关键词UKS，这次删掉了）
楼上计算中SCF的4个参数都并没有收敛的迹象所以我直接杀掉了，这次计算中出于严谨我等到了任务被迫中止的最大迭代圈数。
由于疏忽，Gaussian计算中的out文件和chk文件被覆盖了，只剩下转化后的fch文件和gbw文件，如果您对Gaussian计算的结果表示怀疑，我将重新使用Gaussian计算以确定得到的gbw文件是正确的。

作者
Author: zjxitcc    时间: 2025-10-12 13:40
Keys 发表于 2025-9-27 01:02
您好，我再次进行计算，使用如下关键词仍旧不收敛，请您再作指导，输出文件中可以看到已经从gbw文件读入 ...

32L题主已私信我，问题已解决，原因是没写defgrid3（或者说fch2mkl产生的ORCA输入文件里有defgrid3，但被用户删掉了）。对于已经用默认格点设置算了一批体系、想继续保持该设置不写defgrid3的特殊需求用户，建议先带着defgrid3做完计算获得gbw文件，再把这个gbw文件给不带defgrid3的计算读取。



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