Набор жестких задач для RKF78ST

Описание демо-примера

Расположение

C:\SimInTech64\Demo\Автоматика и математика\Гибридные системы\Набор жестких задач для RKF78ST

Описание

Для тестирования была создана общая модель с переключаемыми режимами:

Параметры времени моделирования (t) и начального шага (h0) задаются под каждую задачу индивидуально. Параметры для каждой задачи представлены в блоке "Язык программирования".

Задача 1.

Дифференциальные уравнения имеют следующий вид:

Результаты моделирования задачи 1 представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты моделирования задачи 1
Метод Кол-во шагов Кол-во возвратов
RK23 29422 3592
RK23ST 29150 2880
RKF78 22666 92
RKF78ST 22666 92
Адаптивный 1 1857 286

Рисунок 1. Результаты моделирования задачи 1

Задача 2

Дифференциальные уравнения имеют следующий вид:

Результаты моделирования задачи 2 представлены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты моделирования задачи 2
Метод Кол-во шагов Кол-во возвратов
RK23 5038 35
RK23ST 5191 7
RKF78 1164 18
RKF78ST 1119 25
Адаптивный 1 534 44

Рисунок 2. Результаты моделирования задачи 2

Задача 3

Дифференциальные уравнения имеют следующий вид:

Результаты моделирования задачи 3 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты моделирования задачи 3
Метод Кол-во шагов Кол-во возвратов
RK23 87913 7201
RK23ST 83520 13102
RKF78 73195 40
RKF78ST 73195 40
Адаптивный 1 1336 27

Рисунок 3. Результаты моделирования задачи 3

Задача 4

Дифференциальные уравнения имеют вид:

Результаты моделирования щадачи 4 приведены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты моделирования задачи 4
Метод Кол-во шагов Кол-во возвратов
RK23 12856 783
RK23ST 13057 643
RKF78 9786 332
RKF78ST 9786 332
Адаптивный 1 230 7

Рисунок 4. Результаты моделирования задачи 4

Задача 5

Дифференциальные уравнения имеют следующий вид:

Результаты моделирования задачи 5 приведены в таблице 5.

Таблица 5. Результаты моделирования задачи 5
Метод Кол-во шагов Кол-во возвратов
RK23 112303 342
RK23ST 112303 342
RKF78 249424 43
RKF78ST 255226 358646
Адаптивный 1 1336 27

Рисунок 5. Результаты моделирования задачи 5

Выводы

Методы RKF78 и RKF78ST, несмотря на более высокое количество выполненных шагов по сравнению с другими методами, способны достаточно точно рассчитывать жёсткие задачи с малым количеством возвратов.

Используемые блоки

Язык программирования, временной график.

Используемая литература

  1. Бобков В.В. Об одном способе построения методов численного решения дифференциальных уравнений // Дифференциальные уравнения. 1978. у12. С. 2249-2252.
  2. Новиков Е.А. Явные методы для жестких систем. – Новосибирск: Наука. Сиб. Предпр. РАН, 1997. – 195 с.
  3. Бондарчук П.И. Одношаговые итерационные численные методы для исследования жестких задач // Числ. решения ОДЕ / М.: ИПМ АН СССР. 1978. С. 111-123.)
  4. Результаты сравнивались с результатами тестов из статьи Новиков Е.А., Шорников Ю.В., Никонова О.В. Алгоритм переменного порядка и шага на основе стадий метода Фельберга седьмого порядка точности //Научный вестник НГТУ. – 2006. – № 4(25). – С. 105-117.